Automatische Generierung adaptiver und lernfähiger Modelle zur Simulation von Produktionssystemen

In diesem Beitrag wird ein Ansatz zur automatischen Modelgenerierung und -adaption vorgestellt. Augenmerk liegt vor allem auf der Einsatzmöglichkeit im gesamten Produkt- bzw. Produktionslebenszyklus sowie bei der Integration in die betriebliche IT Infrastruktur, dazu wird auf standardisierten Datenaustausch mittels des Core Manufacturing Simulation Data (CMSD) Information Model gesetzt. Weitere Kernpunkte stellen die automatische Validierung und die Beschreibung bzw. Ermittlung von Steuerstrategien, z.B. Reihenfolgeregeln in Puffern, die Speicherung von manuell ergänzten Objekten/Verhalten und die Modellinitialisierung, dar. Die Beschreibung einer ersten prototypischen Implementierung einzelner Aspekte in Plant Simulation runden den Beitrag ab

Neuartige Logistikkonzepte für eine flexible Automobilproduktion ohne Band

In dieser Arbeit werden neuartige Logistikkonzepte für die Automobilproduktion im Premiumsegment entwickelt und präsentiert. Im Vorfeld werden die Herausforderungen der heutigen deutschen Premiumhersteller von Automobilen beleuchtet und in Bezug auf die logistischen Auswirkungen analysiert. Darauf aufbauend werden neuartige Produktionskonzepte erarbeitet, die Ansätze für die Herausforderungen der Premiumhersteller liefern können. Auf Grundlage dieser neuartigen Produktionskonzepte und den Erkenntnissen von Expertenbefragungen und Ist-Aufnahmen in Produktionswerken und Logistikzentren werden im Rahmen dieser Arbeit neue Logistikkonzepte für den Fluß des Produktionsmaterials entwickelt, die zur Lösung der aktuellen Herausforderungen der Premiumhersteller genutzt werden können. Das Ergebnis sind 10 neue Konzepte, die über Nutzwertanalyse und Bewertung in Bezug auf Wandlungsbefähiger in eine Rangfolge gebracht werden. Die drei besten Konzepte werden für die weitere Detaillierung ausgewählt. Dies sind das Riegelkonzept, das Warenkorb- und das Einzel-FTF-Konzept. Bevor in Simulationsstudien eine Untersuchung dieser drei Konzepte stattfindet, werden die für eine Umsetzung der neuartigen Konzepte notwendigen Betriebsmittel präsentiert. Abschließend werden die neuartigen Logistikkonzepte, unter Verwendung von Originaldaten, in drei Simulationsstudien untersucht und in Bezug auf Ihre Umsetzbarkeit geprüft. Während die erste Studie die Situation in einer Türenvormontage simuliert, hat die zweite Studie eine Endmontage mit Fließband im Fokus. Die dritte Studie nutzt das Modell einer Produktion im Matrixlayout. Der Beweis der Umsetzbarkeit der Konzepte kann in den Simulationsläufen durch das Erreichen der geplanten Produktionsmenge in vier unterschiedlichen Szenarien gezeigt werden. Gleichzeitig wird in den Simulationsläufen die jeweils notwendige Anzahl an logistischen Betriebsmitteln bestimmt. Das abschließende Ergebnis der drei Simulationsstudien ist der Beweis für die Funktionalität der neuartigen Konzepte, teilweise unter Verwendung des Gitterbox-Konzepts für groß- volumige Bauteile

Modellierungskonzept zur integrierten Planung und Simulation von Produktionsszenarien entwickelt am Beispiel der CFK-Serienfertigung

The industrialization of CFRP production demands for new planning and engineering tools in order to develop more efficient production processes and higher automated production systems. This thesis presents a new concept for digital production engineering in the context of digital factory, which is focused on the integrated planning and simulation of complex production scenarios. As approach of model-driven engineering, a domain-specifc modeling language and a factory data model are developed in order to generate models of material flow simulation. Thereby, major challenges of digital CFRP production engineering are different technology readiness levels, complex routings of tools and materials as well as the consideration of rework and autoclave processes. These challenges motivated the development of an eight level modeling concept called GRAMOSA, which integrates the management of alternative production scenarios and focusses on an integrated production and logistics planning

Forum - Ausgabe 2016

Informiert über die Forschungsaktivitäten an der Hochschule Konstanz im Jahr 2016. Supplement to the German edition: Chapter "Experts" in English edition, Professors of the HTWG an their expertises and research area

Physikbasierte mechanische Absicherung zur energieeffizienzorientierten Planung und Auslegung automatisierter Montageanlagen im Automobilbau

Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Methode soll einen Beitrag zu einer energieeffizienzorientierten Produktionsplanung der Automobilmontage leisten. Dafür werden automatisierte Montageanlagen der Automobilproduktion und deren Entwicklungs– bzw. Planungsprozess im Hinblick einer ganzheitlichen produktlebenszyklusphasenübergreifenden Wirtschaftlichkeitsbetrachtung fokussiert. Im Kontext des digitalen Anlagenabsicherungsprozesses werden die produktionsprozessbezogenen Energieverbräuche automatisierter Montageanlagen mit Hilfe der physikbasierten Simulation komponentenbasiert modelliert und in Form einer Energiesignatur für einen Montageprozess abgebildet. Energieeffizienzsteigernde Maßnahmen werden unter Beibehaltung produktionstechnischer Rahmenbedingungen in das digitale Anlagenmodell eingepflegt, wodurch eine Reduzierung der Betriebskosten (Energiekosten) bei konstanter Ausbringung angestrebt wird. Die Kapitalwertmethode wird dabei zur Feststellung der wirtschaftlichen Sinnhaftigkeit der energieeffienzsteigernden Maßnahme verwendet, um dem erhöhten Aufwand der Entwicklungsphase den Nutzen der geringeren Betriebskosten der Nutzungsphase gegenüberzustellen. Damit stellt die vorgestellte Methode eine Erweiterung der bisherigen Vorgehensweise der mechanischen Absicherung automatisierter Montageanlagen im Vorfeld der Virtuellen Inbetriebnahme dar und soll Anlagenentwicklern als Entscheidungsunterstützung bei der Gestaltung eines energieeffizienten Anlagendesigns dienen.This work introduces a novel methodology to promote energy-efficient manufacturing in production planning of automobile assembly. Digital design and production planning processes of automated assembly systems for automobile production are considered, complemented by holistic economic analyses encompassing the entire product lifecycle. Energy demands of assembly system components are projected by the use of physics-based modeling capabilities in virtual validation procedures, yielding an energy-signature of assembly operations. Measures for increasing energy efficiency are implemented in the virtual model of the automated assembly system while retaining significant production parameters, thus aiming to reduce operating cost in terms of energy cost while maintaining constant output. Net present value (NPV) determines measures’ economic sense and balances monetary benefits gained through energy savings in the assembly system’s operating phase in comparison to higher investment costs for increased design efforts in its development phase. The novel methodology enhances the state-of-the-art procedure of mechanical design validation preceding virtual commissioning of automated assembly systems for automobile production. The methodology aims to support design decisions facilitating energy-efficient designs of automated assembly systems in early system development phases

Model-based condition and process monitoring based on socio-cyber-physical systems

Die produzierende Industrie strebt im Rahmen der vierten industriellen Revolution, Industrie 4.0, die Optimierung der klassischen Zielgrößen Qualität, Kosten und Zeit sowie Ressourceneffizienz, Flexibilität, Wandlungsfähigkeit und Resilienz in globalen, volatilen Märkten an. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung von Smart Factories, in denen sich relevante Objekte, Produktions-, Logistik- und Informationssysteme sowie der Mensch vernetzen. Cyber-physische Systeme (CPS) tragen als sensorisierte und aktorisierte, resiliente und intelligente Gesamtsysteme dazu bei, Produktionsprozesse und -maschinen sowie die Produktqualität zu kontrollieren. Vordergründig wird die technische Komplexität von Produktionssystemen und damit auch zugehöriger Instandhaltungsprozesse durch die Anforderungen an deren Wandlungsfähigkeit und den zunehmenden Automatisierungsgrad ansteigen. Heraus-forderungen bei der Entwicklung und Implementierung von CPS liegen in fehlenden Interoperabilitäts- und Referenzarchitekturkonzepten sowie der unzureichend definierten Interaktion von Mensch und CPS begründet. Sozio-cyber-physische Systeme (Sozio-CPS) fokussieren die bidirektionale Interaktion von Mensch und CPS und adressieren diese Problemstellung. Gegenstand und Zielstellung dieser Dissertationsschrift ist die Definition von Sozio-CPS in der Domäne der Zustands- und Prozessüberwachung von Smart Factories. Untersucht werden dabei Nutzungsszenarien von Sozio-CPS, die ganzheitliche Formulierung von Systemarchitekturen sowie die Validierung der entwickelten Lösungsansätze in industriellen Anwendungsszenarien. Eine erfolgreiche Umsetzung von Sozio-CPS in drei heterogenen Validierungsszenarien beweist die Korrektheit und Anwendbarkeit der Lösungsansätze.Within the scope of the fourth industrial revolution, Industry 4.0, the manufacturing industry is trying to optimize the traditional target figures of quality, costs and time as well as resource efficiency, flexibility, adaptability and resilience in volatile global markets. The focus is on the development of smart factories, in which relevant objects and humans are interconnected . Cyber-physical systems (CPS) are used as sensorized and actuatorized, resilient and intelligent overall systems to control production processes, machines and product quality . The technical complexity of production systems and their associated maintenance processes are rising due to the demands on their adaptability and the increasing automation. Challenges in the development and implementation of CPS include the lack of interoperability and reference architecture concepts as well as the insufficiently defined interaction of people and CPS. Socio-cyber-physical systems (Socio-CPS) focus on bidirectional interaction of humans and CPS to address this problem. The scope and objective of this dissertation is to define Socio-CPS in the condition and process monitoring of smart factories. This dissertation utilizes scenarios of Socio-CPS, holistically defines system architectures and validates the solutions developed in industrial applications. The successful implementation of Socio-CPS in three heterogeneous validation scenarios proves the correctness and applicability of the solutions

Supply Chain Event Management – Bedarf, Systemarchitektur und Nutzen aus Perspektive fokaler Unternehmen der Modeindustrie

Supply Chain Event Management (SCEM) bezeichnet eine Teildisziplin des Supply Chain Management und ist für Unternehmen ein Ansatzpunkt, durch frühzeitige Reaktion auf kritische Ausnahmeereignisse in der Wertschöpfungskette Logistikleistung und -kosten zu optimieren. Durch Rahmenbedingungen wie bspw. globale Logistikstrukturen, eine hohe Artikelvielfalt und volatile Geschäftsbeziehungen zählt die Modeindustrie zu den Branchen, die für kritische Störereignisse besonders anfällig ist. In diesem Sinne untersucht die vorliegende Dissertation nach einer Beleuchtung der wesentlichen Grundlagen zunächst, inwiefern es in der Modeindustrie tatsächlich einen Bedarf an SCEM-Systemen gibt. Anknüpfend daran zeigt sie nach einer Darstellung bisheriger SCEM-Architekturkonzepte Gestaltungsmöglichkeiten für eine Systemarchitektur auf, die auf den Designprinzipien der Serviceorientierung beruht. In diesem Rahmen erfolgt u. a. auch die Identifikation SCEM-relevanter Business Services. Die Vorzüge einer serviceorientierten Gestaltung werden detailliert anhand der EPCIS (EPC Information Services)-Spezifikation illustriert. Abgerundet wird die Arbeit durch eine Betrachtung der Nutzenpotenziale von SCEM-Systemen. Nach einer Darstellung von Ansätzen, welche zur Nutzenbestimmung infrage kommen, wird der Nutzen anhand eines Praxisbeispiels aufgezeigt und fließt zusammen mit den Ergebnissen einer Literaturrecherche in eine Konsolidierung von SCEM-Nutzeffekten. Hierbei wird auch beleuchtet, welche zusätzlichen Vorteile sich für Unternehmen durch eine serviceorientierte Architekturgestaltung bieten. In der Schlussbetrachtung werden die wesentlichen Erkenntnisse der Arbeit zusammengefasst und in einem Ausblick sowohl beleuchtet, welche Relevanz die Ergebnisse der Arbeit für die Bewältigung künftiger Herausforderungen innehaben als auch welche Anknüpfungspunkte sich für anschließende Forschungsarbeiten ergeben

Integrationsaspekte der Simulation: Technik, Orgnisation und Personal, Karlsruhe, 7. und 8. Oktober 2010 = Integration Aspects of Simulation: Equipment, Organization and Personnell, Karlsruhe, 7th and 8th October 2010

Die Integration technischer, organisatorischer und personalorientierter Aspekte in Simulationsverfahren ist das Leitthema der 14. Fachtagung der Arbeitsgemeinschaft Simulation (ASIM) innerhalb der Gesellschaft für Informatik, die vom Institut für Arbeitswissenschaft und Betriebsorganisation im Oktober 2010 ausgerichtet wurde. Der vorliegende Tagungsband gibt somit einen vertiefenden Einblick in neue Entwicklungen und Beispiele guter Praxis der Simulation über den deutschsprachigen Raum hinaus