Übersicht
TBS Consulting trug dazu bei, den Durchsatz des Stahl-Service-Centers in der MSC-Anlage von NLMK in Manage, Belgien, um das 1,5-fache zu steigern. Die Durchsatzsteigerung resultierte aus der Verwendung eines Simulationsmodells zur Analyse des Anlagenlayouts und der Änderungen. In dieser Fallstudie erfahren Sie, wie die Unternehmen gemeinsam eine Lösung erarbeiteten.
TBS Consulting Ltd. ist seit 2013 ein Partner von AnyLogic. Als Spezialisten für die FMCG-, Stahl-, Öl- und Gasindustrie bieten sie damit verbundene Management-, Logistik- und IT-Beratung. TBS führte bereits über 100 Projekte durch und verwendet regelmäßig Simulationsmodelle für seine Lösungen. MSC beauftragte TBS mit der Entwicklung einer Spezifikation und der Implementierung eines Modells als Teil des Modernisierungsprojekts ihres Stahl-Service-Centers.
MSC bietet eine breite Palette von Dienstleistungen rund um Bandstahl in Europa an. Dabei konzentriert sich das Center auf warm- und kaltgewalzte, gebeizte und verzinkte Stähle, für Möbel, schwere und leichte Metallrahmen sowie für die Automobilindustrie. Der überwiegende Teil davon wird auf dem Landweg per Just-in-Time-Lieferung geliefert. Das Zentrum verarbeitet über 200.000 Tonnen pro Jahr.
Problemstellung
MSC plante eine Reihe von Modernisierungsmaßnahmen, um den Durchsatz ihres Werkes um das 1,5-fache zu erhöhen. Eine Veränderung des Anlagenlayouts könnte dies bewerkstelligen und die Ingenieure stellten dafür mehrere Hypothesen auf:
- Installation oder Verlagerung von Produktionslinien
- Zusätzliche Kräne
- Standorte vergrößern
- Installationen von Förderanlagen
- Die Öffnung zusätzlicher Tore
Viele wechselseitig beeinflussende Faktoren können sich auf die Durchsatzleistung auswirken, aber jede Neukonfiguration sollte den Gegebenheiten der Einrichtung genügen und den gewünschten Durchsatz ermöglichen.
Das Betriebsgelände ist durch eine Eisenbahnlinie, einen Kanal und Privatbesitz begrenzt, sodass kaum Platz für eine neue Produktionslinie zur Verfügung stand. Platzmangel ist auch ein Problem für Lastwagen, die Fertigwaren anliefern und besondere Vorsichtsmaßnahmen treffen müssen, um Kollisionen zu vermeiden.
Die Laden der Coils auf die Produktionslinie erfordert einen der beiden vorhandenen leistungsstarken Kräne. Und in dem Wirkbereich der Kräne wird zudem Platz für die Entladung der fertigen Stahlcoils aus der Linie benötigt.
Eine zusätzliche Produktionslinie würde weiteren Platz in der Anlage beanspruchen und die Kapazität für die Lagerung der Fertigerzeugnisse vor dem Versand verringern. Dies könnte sich auf die Ausfuhraktivitäten auswirken.
Jede Lösung sollte auch die saisonalen Schwankungen von Angebot und Nachfrage an Coils sowie die hohe Fluktuation bei den täglichen Lkw-Ankünften berücksichtigen.
Lösung
In der ersten Projektphase einigten sich TBS und MSC auf eine detaillierte technische Leistungsbeschreibung eines Modells, das den gesamten Produktionszyklus abdeckt. Die vom Modell erfassten Aktivitäten reichten von der Warenannahme der Coils im Werk über die Produktion und Lagerung bis zum Versand der fertigen Produkte. Das Modell sollte eine Gesamtansicht des Standorts sowie detaillierte Betriebsdaten liefern, z. B. für Bediener, Kräne und Produktionslinien.
Diese technischen Spezifikationen waren sehr wichtig, da sie die Grundlage für die Projektentwicklung bildeten, weil sie die Inputs, Outputs und statistischen Verteilungen für die Verwendung im Modell sowie die vereinbarten Benutzeranforderungen festlegen.
Nach der Erstellung der Spezifikation durchlief das Projekt drei weitere Entwicklungsphasen:
- Konstruktion eines Ist-Modells, das die Produktionsstätte im Ist-Zustand darstellt
- Experimente und Analyse der Pläne
- Bereitstellung eines Tools für die Szenarioanalyse und die tägliche Planung
Das Ist-Modell stellte die Anlage so dar, wie sie war, wobei seine Aussagekraft durch die Durchführung von Simulationen mit historischen Daten verifiziert wurde. Das Modell sollte dann verwendet werden, um verschiedene Szenarien zu testen und deren Ergebnisse zu vergleichen. Und schließlich könnte das Tool durch einfache Benutzereingaben für Planungszwecke verwendet werden, z. B. für die Organisation des Tagesgeschäfts oder die Analyse der Jahresplanung.
Das Simulationsmodell unterstützte die Analyse und half dabei, Erkenntnisse zu gewinnen, indem es verschiedene Experimenttypen ermöglichte. Mit den 2D- und 3D-Visualisierungen konnten die Ingenieure zum Beispiel überprüfen, wie das Modell Gesichtspunkte berücksichtigte kann, die in der Modelllogik möglicherweise nicht berücksichtigt wurden.
Im Falle der Kransteuerung berücksichtigt der Standard-Brückenkran der Material Handling Library die Bewegungen des Bedieners nicht – ein Bediener steuert einen Brückenkran über eine mobile Fernbedienung. Dank der Anpassungsfähigkeit von AnyLogic konnten die Konstrukteure problemlos spezifizieren, dass der Kranführer bestimmte Pfade einhalten muss, um die Sicherheitsvorschriften zu erfüllen, während sich die Kranlast entsprechend ihrem eigenen Betriebsweg bewegt.
Die Berücksichtigung von Unterschieden bei den Kranführern und den Kranwegen lieferte Informationen über zeitliche Einschränkungen, die bei der Identifizierung von Engpässen entscheidend waren.
Experimente ohne Visualisierung erlaubten jedoch schnellere Tests, z. B. Massenläufe mit Parametervariationen.
Insgesamt sammelte das Modell detaillierte Daten zu jedem Vorgang, wie z. B. Coil- oder Blechbewegungen, Ankunft und Abfahrt von Lkws, Coilverarbeitung und Bedieneraktionen.
TBS implementierte das Modell für MSC mit der Simulationssoftware AnyLogic. Die Simulationsmodellierung stellte eine wichtige Analysemethode dar, die leicht zu verifizieren, zu kommunizieren und zu verstehen ist und verschafft allen an dem Projekt Beteiligten einen klaren Einblick in komplexe Systeme.
Ergebnisse
Das Modell erleichtert die Identifizierung der kritischsten Ressourcen, der damit verbundenen Risiken und kann die Wirksamkeit von Entscheidungen überprüfen (etwa eine andere Platzierungspolitik oder das Hinzufügen eines neuen Krans). Ferner lassen sich damit Engpässe im Lkw-Verkehr aufspüren.
Die Simulationsmodellierung half dem MSC-Managementteam bei der Auswahl optimaler Anlagenkonzepte und bestätigte deren Produktivität. Ihre Analyse ergab, dass die Installation der neuen CTL-Produktionslinie die ökologischen Faktoren im Einklang mit der allgemeinen Strategie von NLMK erheblich verbessern wird.
Die Effizienzanalyse von Kran und Tor zeigte, dass ein Kran einen Engpass verursachte, dessen durchschnittliche Auslastung bei über 70 % lag und bei dem die Lkws zeitweise warten mussten.
Die Berücksichtigung von Unterschieden bei den Kranführern und den Kranwegen lieferte Informationen über zeitliche Einschränkungen, die bei der Identifizierung von Engpässen entscheidend waren.
Aufgrund von saisonalen Schwankungen wurde festgestellt, dass Engpässe in Stahl-Service-Centern dazu führen, dass ein kleiner Prozentsatz der ankommenden Lkws so lange warten muss, dass sie ihren nächsten Termin verpassen würden. Obwohl es sich nur um eine kleine Anzahl handelte, hätten diese Verzögerungen Folgewirkungen, die weitere Störungen verursachen könnten.
Nach den ersten Ergebnissen möchte die Geschäftsleitung das Modell nun für die tägliche Betriebsplanung nutzen sowie die Ankunftspläne und die Coil-Lagerung optimieren, um die Anzahl der zusätzlichen Umlagerungsvorgänge zu verringern.
Für die Zukunft ist eine Feinabstimmung der Lagerungsstrategien, der Arbeitspläne und der Ausstattung geplant. Und schließlich steht das Modell für Experimente und Analysen im Falle von Extremsituationen zur Verfügung.
Mehr über das Projekt erfahren Sie in dem Präsentationsvideo von der AnyLogic Conference 2021.
