Journals / International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences / 2022 / Cilt: 34 - Sayı: 2

Real Time Production Scheduling with Digital Twin in Mass Production Systems and An Application in Textile Industry

Kitlesel İmalat Sistemlerinde Dijital İkiz Kullanılarak Gerçek Zamanlı Üretim Çizelgeleme ve Tekstil Sektöründe Bir Uygulama

Pages
328–336
Publication Date
2022-06-30
DOI
—
🏛️Bibliographic metadata and full text access for this article are provided via DergiPark.
DergiPark Record ↗
✨

AI Summary & Key Takeaways

AI Insight
⚡ TL;DR(Too Long; Didn't Read)

Thus, potential delays can be avoided by rescheduling high-risk tasks.

📌 3 Key Takeaways

🎯
Objective & Hypothesis:The dynamic nature of production environment makes planning activities difficult.
📊
Key Findings & Data:The model is the digital counterpart of the production line and is integrated with real time production data.
💡
Conclusion & Impact:Thus, potential delays can be avoided by rescheduling high-risk tasks.
🔬Design:Modeling & Simulation
📍Scope:Comprehensive Sample
⚙️Variables:Dijital ikiz · kitlesel imalat · risk analizi

Abstract

The dynamic nature of production environment makes planning activities difficult. In parallel with the technological advancements, digital twin has been increasingly used in order to offer effective solutions to production processes. This study proposes a simulation-based digital twin scheduling model for production planning in mass production systems. Thus, we aim to propose an innovative and practical approach to production scheduling which is hard to implement on the shop floor. The model is the digital counterpart of the production line and is integrated with real time production data. It considers many production parameters such as raw material stocks, production cycle times, setup times, shifts and break times, maintenance and downtimes. We provide a novel approach by combining process planning and scheduling together. To elaborate how to apply the proposed approach to reality, we present detailed implementation process of the digital twin in a fabric manufacturer textile company and determine production sequences of the jobs for knitting machines. The model makes risk analysis by considering the risk of not delivering the orders on due dates. Thus, potential delays can be avoided by rescheduling high-risk tasks.

Özet

Üretim ortamının dinamik yapısı planlanmayı güçleştirmektedir. Gelişen teknoloji ile birlikte dijital ikiz, üretim süreçlerine etkin çözümler sunabilmek amacıyla artan bir şekilde kullanılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada, kitlesel imalat sistemlerinde üretimin planlanması amacıyla simülasyon temelli dijital ikiz ile bir çizelgeleme modeli önerilmiştir. Böylece çözümü zor olan üretim çizelgeleme problemlerine yenilikçi ve uygulanabilir bir yaklaşım önerilmesi amaçlanmıştır. Üretim hattının bir kopyası olan ve gerçek zamanlı veri ile entegre edilmiş model, hammadde stokları, üretim süreleri, hazırlık süreleri, vardiya değişimleri ve mola zamanları, bakım ve arıza kaynaklı duruşlar gibi birçok üretim parametresini dikkate almaktadır. Önerilen yaklaşımın gerçek hayat uygulamasını göstermek amacıyla, kumaş imalatı yapan bir tekstil işletmesinde üretim hattının dijital ikizi oluşturulmuş ve örgü makineleri için işlerin sıraları belirlenmiştir. Model ile her bir siparişin zamanında tamamlanma olasılığı belirlenerek risk analizi yapılabilmektedir. Böylece yüksek riske sahip siparişler yeniden çizelgelenerek olası gecikmelerden kaçınılabilmektedir.

🔖

Cite This Article

BAL, A., GEVREK, H., DEMİR, S. (2022). Real Time Production Scheduling with Digital Twin in Mass Production Systems and An Application in Textile Industry. International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences, Cilt: 34 - Sayı: 2, 328–336. https://ajindex.com/articles/672381

📄 Full Text PDF Viewer

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

References (14)

  1. E. KUMAŞ ve S. EROL. (2021). Endüstri 4.0’da anahtar teknoloji olarak dijital ikizler. POLİTEKNİK DERGİSİ J. Polytech., vol. 24, no. 2, pp. 691–701
  2. C. Zhuang, J. Liu, ve H. Xiong. (2018) Digital twin-based smart production management and control framework for the complex product assembly shop-floor. Int. J. Adv. Manuf. Technol., vol. 96, no. 1–4, pp. 1149–1163. doi: 10.1007/s00170-018-1617-6
  3. Deloitte Research Center for Energy And Industrial Group. (2019). Deloitte and MAPI Smart Factory Study. Deloitte Insights MAPI, Deloitte, USA
  4. F. Tao, M. Zhang, Y. Liu, and A. Y. C. Nee. (2018). Digital twin driven prognostics and health management for complex equipment. CIRP Ann., vol. 67, no. 1, pp. 169–172. doi: 10.1016/j.cirp.2018.04.055
  5. F. Tao, H. Zhang, A. Liu, and A. Y. C. Nee. (2019). Digital Twin in Industry: State-of-the-Art. IEEE Trans. Ind. Informatics, vol. 15, no. 4, pp. 2405–2415. doi: 10.1109/TII.2018.2873186
  6. F. Tao, M. Zhang ve A. Y. C. Nee. (2019). Digital Twin Driven Smart Manufacturing. Academic Press
  7. Y. Lu ve X. Xu. (2018). Resource virtualization: A core technology for developing cyber-physical production systems. J. Manuf. Syst., vol. 47, pp. 128–140. doi: 10.1016/j.jmsy.2018.05.003
  8. P. D. Urbina Coronado, R. Lynn, W. Louhichi, M. Parto, E. Wescoat ve T. Kurfess. (2018). Part data integration in the Shop Floor Digital Twin: Mobile and cloud technologies to enable a manufacturing execution system. J. Manuf. Syst., vol. 48, pp. 25–33. doi: 10.1016/j.jmsy.2018.02.002
  9. M. Schluse, M. Priggemeyer, L. Atorf ve J. Rossmann. (2018). Experimentable Digital Twins-Streamlining Simulation-Based Systems Engineering for Industry 4.0. IEEE Trans. Ind. Informatics, vol. 14, no. 4, pp. 1722–1731. doi: 10.1109/TII.2018.2804917
  10. T. Saraç, K. Erten ve E. YILMAZ. (2018). Kaynak Makinelerinin Vardiya Bazında Çizelgelenmesi Problemi İçin İki Aşamalı Bir Çözüm Yaklaşımı. Endüstri Mühendisliği, vol. 29, no. 1–2, pp. 2–14
  11. T. Eren ve E. Güner. (2002). Tek ve paralel makinali problemlerde çok ölçütlü çizelgeleme problemleri için bir literatür taraması. J. Fac. Eng. Archit. Gazi Univ., vol. 17, no. 4, pp. 37–69
  12. M. L. Pinedo. (2016). Scheduling: theory, algorithms, and systems. 5-th ed. Cham. Springer
  13. W. Ji ve L. Wang. (2017). Big data analytics based fault prediction for shop floor scheduling. J. Manuf. Syst., vol. 43, pp. 187–194. doi: 10.1016/j.jmsy.2017.03.008
  14. A. S. Manne. (1960) On the Job-Shop Schedu