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Einsatz von Simulationen bei Planung und Betrieb von flexiblen Fertigungsanlagen

Simulationen von Fertigungsprozessen werden zur Unterstützung von Managemententscheidungen eingesetzt, um die Wirtschaftlichkeit von neuen Investitionen sicherzustellen und zu steigern.

In der hochautomatisierten Fertigung ist es für den Menschen heute kaum noch möglich, die Zustände und Interaktionen aller am Produktionsprozess beteiligten Komponenten zu durchschauen. Um Fehlinvestitionen zu vermeiden, wird es daher immer wichtiger, Entscheidungen bei der Planung und Erweiterung von Fertigungsanlagen durch Simulationen abzusichern.

Unter einer Simulation versteht man die Berechnung von zeitlichen Zustandsübergängen eines realen Systems auf der Basis eines vereinfachten Computermodells. Besitzt das Modell alle für das reale System relevanten Eigenschaften, dann kann durch eine Simulation das dynamische Verhalten des realen Systems abgeleitet werden. Im Gegensatz zu analytischen Untersuchungen eines Modells gestattet eine Simulation jedoch nur die Untersuchung einer großen Zahl von Einzelfällen (Validierung).

Die  Komponenten des Produktionsprozesses (Bearbeitungsstationen, Werkstücke, Arbeitspläne, Betriebsregeln) müssen zunächst in ein abstraktes Modell übertragen werden (Systemanalyse). Hierbei ist darauf zu achten, daß das Modell einerseits alle für die Fertigung relevanten Eigenschaften besitzt und andererseits nicht zu detailliert ist, da die Simulation sonst zu rechenintensiv wird.

Das Simulationsmodell wird anschließend in die Simulationssprache des verwendeten Simulators übersetzt. Ist eine realitätsgerechte Modellbildung gelungen, dann können anschließend mit Hilfe des Simulators alle erforderlichen Zustandsänderungen die das dynamische Verhalten des Simulationsmodells beschreiben, als Abbild der realen Fertigung in zeitlicher Chronologie berechnet werden. Durch Langzeitsimulationen unter typischen Auftragsprofilen werden danach die durchschnittlichen Produktivitätskennzahlen der Anlage ermittelt. Die dabei gewonnenen Ergebnisse werden anschließend für die Optimierung der Fertigung genutzt.

Diagramm 1

Die so entwickelte Simulation der optimierten Fertigung kann danach beim Betreiber der Fertigungsanlage installiert und als operatives Feinplanungsinstrument für die Produktion weiterverwendet werden. Durch Variation der Einschleusreihenfolgen und Losgrößen (Auftragssplittung), und durch Veränderung der Maschinengruppierung kann die Produktivität der Anlage weiter gesteigert werden.

Da auch das beste Simulationsmodell geringfügig von der Realität abweicht, muss von Zeit zu Zeit ein Zustandsabgleich mit der realen Fertigung ermöglicht werden. Die Zeitabstände für einen Soll/Ist-Abgleich hängen von der Güte des Simulationsmodells und der tolerierten Fehlerabweichung ab.

Diagramm 2

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Letzte Änderung: Samstag, 2. Mai 2015