Master's Thesis

Analysis of Workplace Efficiency Using a Digital Simulation

Final Thesis 25.76 MB Appendix 10.56 MB

Author of thesis: Bc. Zdeněk Štěrba

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Václav Kaczmarczyk, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Jakub Arm, Ph.D.

Abstract:

This master's thesis deals with the analysis of workplace efficiency using digital simulation in the Tecnomatix Plant Simulation environment. Based on real data, a simulation model of a production hall was created, incorporating material flow, assembly nodes, work shifts and personnel assignments. The simulation model was used for time analysis of selected products, utilization analysis of machines and workers, visualization of material and personnel flows using Sankey diagrams and logging of worker time data to a file. Based on the simulation results, an optimal spatial arrangement of workstations for a new production hall was proposed using the Layout Optimizer function. The thesis also includes a student project assignment and a detailed methodological guide for its completion within the Industry 4.0 and Virtual Manufacturing course.

Keywords:

discrete event simulation, Tecnomatix Plant Simulation, production hall, efficiency analysis, material flow, Sankey diagram, Layout Optimizer, SimTalk

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student obhájil diplomovou práci. Komise neměla žádné námitky k řešené práci.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Cybernetics, Control and Measurements (MPC-KAM)

Composition of Committee

prof. Ing. Rudolf Jalovecký, CSc. (předseda)
doc. Ing. Václav Kaczmarczyk, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jakub Dokoupil, Ph.D. (člen)
Ing. Zdeněk Havránek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Miroslav Jirgl, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Petyovský, Ph.D. (člen)

Student se zabýval tvorbou simulačního modelu výrobní haly průmyslového podniku v prostředí Tecnomatix Plant Simulation. Na základě reálných dat (výrobní příkazy, kusovníky, personální evidence) vytvořil funkční model zahrnující materiálový tok, pracovní směny a obsazení pracovníků. Model byl ověřen porovnáním se skutečnými výrobními daty podniku s uspokojivou shodou.
Práce je zpracována pečlivě a na dobré odborné úrovni. Student prokázal schopnost pracovat s reálnými průmyslovými daty a implementovat komplexní simulační model. Práce je přehledně strukturována, obrazové přílohy jsou kvalitní a hojně využívané. Součástí je také podrobný a pečlivě zpracovaný návod pro studenty předmětu Průmysl 4. Student práci realizoval průběžně, dobře si rozvrhnul čas a svůj postup pravidelně konzultoval.
Po formální stránce je práce na dobré úrovni, připomínky mám k citacím, kde student využívá URL zkracovač (t.ly/...) namísto plné adresy, případně místo odborných prací cituje webový popularizační článek jako primární definice pro diskrétní simulace.
Z technického hlediska je škoda, že se nepodařilo do modelu přidat variabilní časy operací a alespoň jednoduchou citlivostní analýzu vlivu variability na výsledky. Model dále neobsahuje poruchy strojů a dopad tohoto zjednodušení. V práci je však zmíněn důvod - totiž že uvedená datta nebyla ve firmě dostupná.
Identifikované nedostatky jsou převážně metodologického a formálního charakteru a nesnižují celkovou kvalitu práce natolik, aby zpochybnily její přínos. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím známkou A/90 bodů. Points proposed by supervisor: 90

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
doc. Ing. Jakub Arm, Ph.D.

Diplomová práce se zabývá využitím diskrétní simulace pro analýzu efektivnosti výrobního pracoviště v prostředí Tecnomatix Plant Simulation. Na základě reálných podnikových dat autor vytvořil simulační model výrobní haly zahrnující materiálové toky, výrobní operace, pracovníky a směnové kalendáře. Součástí práce je také teoretická optimalizace layoutu dané výrobní linky. Významnou část práce tvoří rovněž návrh studentského projektu a rozsáhlý metodický návod pro výuku předmětu Průmysl 4.0.
Rešerše simulačních nástrojů je velmi stručná (cca 3 strany) a zůstává převážně na úrovni produktových popisů. Chybí hlubší srovnání metodických možností jednotlivých nástrojů a zhodnocení jejich vhodnosti pro danou úlohu.
Práce neobsahuje závažné formální nedostatky. Dobrý dojem kazí nečitelné obrázky 3.1, 3.3 a 5.16. Dále v kap. 3.1 se na konci diskutují limity práce s daty, která jsou omezena (variabilní složku nebo střední dobu mei poruchami strojů), avšak v další kap. 3.2 je popisována metodika práce s daty, která už variabilitu doby výroby produktu zahrnuje.
Validace modelu je popsána obecně, přičemž autor uvádí shodu s reálnými výrobními daty, ale neuvádí konkrétní kvantitativní metriky ověření vytvořeného modelu.
V části optimalizace uspořádání výroby autor uvádí, že nástroj Layout Optimizer je postaven na genetických algoritmech, avšak bližší diskuze předpokladů a nastavení není uvedena. Také bych očekával kvantifikaci dosaženého zlepšení (např. zkrácení transportních vzdáleností, snížení času toku materiálu nebo zvýšení produktivity).
Práce využívá hlavně firemní literaturu, několik článků a internetových zdrojů v tématice modelovacích nástrojů průmyslových linek.
Lze konstatovat, že většina bodů zadání byla splněna, přičemž je nutné vyzdvihnout povedené vytvoření skripta jakožto návodu pro cvičení práce se zvoleným modelačním software. Topics for thesis defence:
  1. V práci uvádíte, že model byl validován porovnáním s reálnými výrobními daty podniku, avšak konkrétní výsledky validace nejsou uvedeny. Jakým způsobem byla validace provedena, tj. jaké ukazatele byly porovnávány a jaká byla dosažená odchylka mezi simulací a reálným provozem?
  2. Simulační model využívá převážně konstantní procesní časy a nezohledňuje variabilitu. Jaký dopad by podle Vás mělo zahrnutí stochastických procesních časů a poruch strojů na výsledky analýzy vytížení zdrojů a na navržené optimalizace?
Points proposed by reviewer: 80

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová