CONFIGURATION AND PROTOCOL SETTING FOR INTERNATIONAL LOAD SHARING SYSTEM IN MANUFACTURING AND ITS CHALLENGES IN CONTEXT OF INDUSTRY 4.0 (I4.0) AND INDUSTRIAL INTERNET OF THINGS (IIOT)

CONFIGURATION AND PROTOCOL SETTING FOR INTERNATIONAL LOAD SHARING SYSTEM IN MANUFACTURING AND ITS CHALLENGES IN CONTEXT OF INDUSTRY 4.0 (I4.0) AND INDUSTRIAL INTERNET OF THINGS (IIOT). Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF (MS THESIS)
MS Thesis Usman Ali AKbar ID No. G201708430 ME-Dept.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only until 30 June 2022.

Download (13MB)

Arabic Abstract

مع ازدياد العولمة والرقمنة والمعلومات والتقنيات المتقدمة ، يمر التصنيع بتحول من التصنيع التقليدي إلى التصنيع المرن والذكي والتصنيع ذاتي التحكم. في الأسواق الناشئة يمكن للشركات أن تستمر إذا ظلت قادرة على المنافسة. الابتكارات والتحسينات التكنولوجية المستمرة في جميع أنحاء العالم جعلت من الصعب التنبؤ بمتطلبات العملاء. علاوة على ذلك ، أصبحت دورة حياة المنتج قصيرة ويطلب العملاء أن يتم تصنيع منتجاتهم في مدة زمنية أقصر. لتقليل وتوزيع المخاطر المرتبطة بالإنتاج تلجأ الشركات الكبيرة والمتوسطة للاستعانة بمصادر خارجية لمواجهة تحديات التصنيع. أصبحت الاستعانة بمصادر خارجية أمرًا حيويًا لكبار الشركات المصنعة لتقليل المخاطر المرتبطة بالتصميم والتطوير والتكلفة من خلال التعاقد من الباطن لإنتاج بعض الأجزاء وتوفير الخدمات اللوجستية والبحث والتطوير ودعم الصيانة والنقل. لكن الاستعانة بمصادر خارجية على نطاق كبير يتطلب دراسات شاملة بعيداً عن الطرق التقليدية والمعتادة من أجل الحفاظ على عوائد كبيرة. تتنوع التحديات التي تواجهها الشركات أثناء الاستعانة بمصادر خارجية ويشمل ذلك التكامل والتضحية بالقاعدة التنافسية وزيادة تكلفة المعاملات وتعقيدات التنسيق وتكلفة الشراء المرتفعة والابتكار المحدود والتأخر في التسليم والجودة المتدنية. تستعرض هذه الرسالة الإجراءآت واستراتيجيات اتخاذ القرار وتقييم المواقع ومخاطرها لكي تكون الاستعانة بمصادر خارجية ناجحة وسلسة. تمت مراجعة النماذج المتوفرة حاليًا للاستعانة بمصادر خارجية للتصنيع بعناية. واتضح أنه لا يوجد نموذج يقدم إرشادات كاملة بدءاً من اتخاذ قرار الاستعانة بمصادر خارجية وحتى تقييم الأداء. تم اقتراح نموذج موجز للاستعانة بمصادر خارجية يتكون من أربع مراحل لنشاط استعانة بمصادر خارجية مكتمل. علاوة على ذلك ، تم إجراء دراسة مفصلة مع أمثلة من صناعة السيارات والفضاء وغيرها من قطاعات التصنيع لتحديد التحديات التي تنشأ أثناء عملية الاستعانة بمصادر خارجية. من خلال تنفيذ النموذج المقترح يمكن حل العديد من هذه التحديات. يعد استخدام نموذج الصناعة 4.0 (I4.0) في التصنيع مخرجًا آخر وحلاً ، ليس فقط لمشاكل الأجهزة الداخلية وإدارة الإنتاج ، ولكن أيضًا لتحديات التصنيع بالاستعانة بمصادر خارجية. ويرجع ذلك إلى الالتزام الصريح والمراقبة عبر الإنترنت للشركات للمحافظة على الظروف التنافسية. وجد أن مفهوم I4.0 في الاستعانة بمصادر خارجية يشكل عنصرًا حيويًا في التصنيع لأنه يسمح بمراقبة منتظمة وآنية لمرافق الإنتاج البحرية بالإضافة لزيادة الأتمتة والتواصل السريع وتقنيات الفحص المتقدمة. لتلبية المتطلبات المتغيرة للعملاء ولزيادة استغلال الموارد إلى الحد الأقصى ، تم تقديم نموذج مشاركة الأحمال الدولي (ILS) في هذه الرسالة تحت نظام I4.0 ILS الذي يتكون من شبكة من رواد الأعمال والموردين والمصنعين المسجلين مع إمكانية إجراء كل الإتصالات واتخاذ كل القرارات عبر الإنترنت أو رقمياً. باستخدام نموذج مشاركة الأحمال الدولي (ILS) يمكن مشاركة الإنتاج محليًا وعالميًا مع المصنعين المسجلين بحيث يتحقق أفضل أداء بتكلفة منخفضة ومهلة تسليم فعالة. ومن مزايا نموذج مشاركة الأحمال الدولي (ILS) المُدار عن طريق تخطيط الموارد بالمؤسسة (ERP) أنه يقلل المشاكل الفنية والإدارية للحد الأدنى ويحسن الكفاءة والمهلة الزمنية للتسليم والمعلومات والإتصالات والمراقبة الآنية والجودة والمرونة وسرعة الإنتاج. في هذه الرسالة تم تقديم مفهوم مشاركة الأحمال الدولي (ILS) بالتفصيل من خلال تحديد الخصائص والتكوين والبروتوكول والهيكلة مع إطار عمل كامل يستلزم تنفيذ مشاركة الأحمال الدولية. وتم إجراء مسح استقصائي لمختلف المصنعين من مختلف أنحاء العالم لإلقاء نظرة عامة على تباين وقت الإنتاج و وقت التوصيل والتكلفة. ولإثراء مفهوم مشاركة الأحمال الدولي (ILS) في خط إنتاج نموذجي ، تم تطوير نموذج يحقق متطلبات التصنيع الخاصة بالعملاء مع عدة مصنعين مسجلين ومؤسسات بشروط وأحكام محددة. تم تسيمة النموذج المقترح بالنموذج الخاضع للإشراف المستمر وهو مصمم باستخدام برنامج المحاكاة الحاسوبية (ARENA). لإظهار فعالية النموذج المقترح تمت مقارنته بالممارسة التقليدية. نتائج المحاكاة الحاسوبية أظهرت زيادة في الإنتاجية وانخفاض في التكلفة وتقليل لوقت التوصيل و تحسناً في الجودة. علاوة على ذلك تمت دراسة تحسين النموذج الخاضع للإشراف المستمر المقترح والعوامل التي تؤثر عليه وتسليط الضوء عليها.

English Abstract

With the increase in globalization, digitalization, information and advanced technologies, manufacturing is shifting from traditional to flexible, smart, and autonomous manufacturing. In emerging markets, companies can survive if they remain a competitive firm. Continuous innovations and technological improvements worldwide have made it difficult to predict the customer’s demand. Further, product life cycle is becoming short, and customer demands shorter lead time for the product manufacturing. To minimize and share the risk associated with the production, large and medium companies opt for outsourcing to encounter manufacturing challenges. Outsourcing has become vital for leading manufacturers to minimize the risks associated with the design, development, and cost by subcontracting parts production, logistics, R&D, maintenance support, and transportation. However, practicing outsourcing at a large scale requires thorough considerations away from traditional and customary approaches to maintain substantial benefits. The challenges experienced by companies during outsourcing are diverse and include integration, sacrificing competitive base, increasing transaction cost, complicated coordination, higher procurement cost, limited innovation, late deliveries, and inferior quality. This thesis reviews the procedures, strategies for decision making, and location assessment and their risk for successful and seamless outsourcing. Models currently available for manufacturing outsourcing have been carefully reviewed. However, no model presents complete guidelines from outsourcing decision making to the performance evaluation. A summarized outsourcing model with four stages has been proposed for a complete outsourcing activity. Further, a detailed study with examples from automotive, aerospace, and other manufacturing industries was carried out to identify the challenges that arise during the outsourcing process. By implementing the proposed model, many of these challenges can be resolved. Employing Industry 4.0 (I4.0) paradigm in manufacturing is another exit to sort out not only the internal hardware and production management but also the challenges in outsourcing manufacturing. This is due to the explicit commitment and the online monitoring of companies to upkeep the competitive conditions. The concept of I4.0 in outsourcing is found to be a vital component in manufacturing since it allows systematic real-time monitoring of offshore production facilities along with having increased automation, fast communication, and advanced inspection techniques. To meet the fluctuating demands of customers and to maximize the resource utilization, an International Load Sharing (ILS) paradigm is introduced in this thesis under I4.0. ILS system consists of the network of entrepreneurs, suppliers, and registered manufacturers with all the communication and decision to be made online and digitally. With ILS, production can be shared locally and globally to the registered manufacturers with best performance, decreased cost and effective lead time. Benefits associated with ILS managed by an enterprise resource planning (ERP) are minimal, technical, and managerial problems with improved efficiency, lead time, information, communication, real time monitoring, quality, flexibility, and speed of production. In this thesis, concept of ILS is presented in detail by defining the characteristics, configuration, protocol, and architecture with complete framework that will require to carry out the international load sharing. A survey from different manufactures across globe is conducted to overview the variation of production time, delivery time and cost variation. To enrich the ILS concept in a typical production line, a new model is developed to entertain customers for their manufacturing requirements with multiple manufacturers registered to an enterprise with terms and conditions. The proposed model named continuous supervised model and it is built using ARENA simulation software. To show the effectiveness of the proposed model, it is compared with traditional practice. The results from this simulation show an increased productivity, decreased cost and delivery time and improved quality. Furthermore, an optimization and factors that affect the proposed continuous supervised model have been studied and highlighted.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Computer
Systems
Management and Marketing
Engineering
Mechanical
Department: College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor: Mekid, Samir Nadir
Committee Members: Al Hanbali, Ahmad and Akhtar, Syed Sohail
Depositing User: USMAN AKBAR (g201708430)
Date Deposited: 05 Jul 2021 06:36
Last Modified: 05 Jul 2021 06:36
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141920