Reduzieren robuste Fahrpläne Verspätungen in Stadtbahnnetzen? - Es kommt drauf an!

Nicht in jedem Stadtbahnnetz ist Robustheit als Optimierungskriterium für Fahrpläne gleich-sam geeignet. Im Rahmen dieses Beitrags werden deshalb Faktoren für die Netzstruktur bestimmt, die die Wirksamkeit von Robustheit als verspätungsmindernden Faktor beeinflus-sen. Anhand von Optimierungs- und Simulationsexperimenten auf Basis von Modellen der Stadtbahnnetze von Köln und Montpellier werden die definierten Einflussfaktoren getestet

Reduzieren robuste Fahrpläne Verspätungen in Stadtbahnnetzen? - Es kommt drauf an!

Nicht in jedem Stadtbahnnetz ist Robustheit als Optimierungskriterium für Fahrpläne gleich-sam geeignet. Im Rahmen dieses Beitrags werden deshalb Faktoren für die Netzstruktur bestimmt, die die Wirksamkeit von Robustheit als verspätungsmindernden Faktor beeinflus-sen. Anhand von Optimierungs- und Simulationsexperimenten auf Basis von Modellen der Stadtbahnnetze von Köln und Montpellier werden die definierten Einflussfaktoren getestet

Variantenmanagement in der Modellbildung und Simulation unter Verwendung des SES/MB Frameworks

Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zur Entwicklung von allgemeinen Methoden zum Variantenmanagement in der Modellbildung und Simulation bis auf die Ebene der Simulationsexperimente und zur automatisierten Ausführung von Simulationsexperimenten. Der Lösungsvorschlag basiert auf der modular-hierarchischen Modellbildung und dem System Entity Structure/Model Base Framework. Das Variantenmanagement umfasst die Phasen Variantenanalyse, -formalisierung, -implementierung und –generierung. Weiterhin wird ein Konzeptrahmen zum automatisierten Experimentieren erarbeitet.This thesis contributes to the development of general methods for variant management in modelling and simulation up to the simulation experiments’ level and their automated execution. The proposed solution is developed based on the modular-hierarchical modeling approach and the System Entity Structure/Model Base Framework. The variant management comprises the phases variant analysis, variant formalization, variant implementation and variant generation. Moreover, a framework for automated experimentation is proposed

Gegenüberstellung der Simulationsfunktionalitäten von Werkzeugen zur Geschäftsprozessmodellierung

Geschäftsprozesse beschreiben, über die Darstellung von Aktivitäten respektive Vorgängen, die Abläufe der Leistungserstellung in einer Unternehmung. Ziel bei der Planung ist es, die Prozesse so effizient und effektiv wie möglich zu gestalten, um mit möglichst wenig eingesetzten Ressourcen ein vordefiniertes Ziel zu erreichen. Effizienz und Effektivität der Prozesse sind dabei entscheidende Faktoren für die Wettbewerbsposition einer Unternehmung, da die realen Kosten der Leistungserstellung aus den Abläufen, die wiederum Ressourcen beanspruchen, resultieren. Um Geschäftsprozesse zu optimieren, können mathematisch - analytische Verfahren angewandt werden. Diese mathematischen Verfahren erlauben es, Geschäftsprozesse und -ketten als geschlossene Ausdrücke zu formulieren und optimal zu lösen. Die analytischen Verfahren scheitern allerdings, sobald die Geschäftsprozesse eine gewisse Komplexität aufweisen. Gemeint sind hochflexible Geschäftsprozesse, die sich dadurch auszeichnen, dass sie entweder nicht vollständig planbar sind, da prozessrelevante Bezugsgrößen unbekannt oder variabel sind, oder diese nicht losgelöst vom Anwendungskontext betrachtet werden können. Zusätzlich komplexitätssteigernd wirkt sich eine zeitliche Überlappung zwischen Planung und Ausführung des Prozesses aus. Um diese komplexen Geschäftsprozesse nachvollziehen und untersuchen zu können und somit einen Ansatz für die Optimierung zu schaffen, bietet sich hier eine Simulation dieser Prozesse an. Ein Simulationsmodell besteht aus einer möglichst realitätsnahen Nachbildung eines Ablaufs in einem Modell und dient der Entscheidungsunterstützung

Gegenüberstellung der Simulationsfunktionalitäten von Werkzeugen zur Geschäftsprozessmodellierung

Geschäftsprozesse beschreiben, über die Darstellung von Aktivitäten respektive Vorgängen, die Abläufe der Leistungserstellung in einer Unternehmung. Ziel bei der Planung ist es, die Prozesse so effizient und effektiv wie möglich zu gestalten, um mit möglichst wenig eingesetzten Ressourcen ein vordefiniertes Ziel zu erreichen. Effizienz und Effektivität der Prozesse sind dabei entscheidende Faktoren für die Wettbewerbsposition einer Unternehmung, da die realen Kosten der Leistungserstellung aus den Abläufen, die wiederum Ressourcen beanspruchen, resultieren. Um Geschäftsprozesse zu optimieren, können mathematisch-analytische Verfahren angewandt werden. Diese mathematischen Verfahren erlauben es, Geschäftsprozesse und -ketten als geschlossene Ausdrücke zu formulieren und optimal zu lösen. Die analytischen Verfahren scheitern allerdings, so-bald die Geschäftsprozesse eine gewisse Komplexität aufweisen. Gemeint sind hochflexible Geschäftsprozesse, die sich dadurch auszeichnen, dass sie entweder nicht vollständig planbar sind, da prozessrelevante Bezugsgrößen unbekannt oder variabel sind, oder diese nicht losgelöst vom Anwendungskontext betrachtet werden können. Zusätzlich komplexitätssteigernd wirkt sich eine zeit-liche Überlappung zwischen Planung und Ausführung des Prozesses aus. Um diese komplexen Geschäftsprozesse nachvollziehen und untersuchen zu können und somit einen Ansatz für die Optimierung zu schaffen, bietet sich hier eine Simulation dieser Prozesse an. Ein Simulationsmodell besteht aus einer möglichst realitätsnahen Nachbildung eines Ablaufs in einem Modell und dient der Entscheidungsunterstützung. Die Vorteile einer Simulation sind sehr vielschichtig. Das Modell bietet zwar keinerlei Optimalitäts-garantien, liefert aber, im Gegensatz zu analytischen Verfahren, Ergebnisse und unterstützt somit die Erfassung der Systemkomplexität. Das Verhalten des Prozesses kann aus dem Modell abgelesen und nachvollzogen werden, was für ein besseres Systemverständnis sorgt. Ein Simulationsmodell ist einfach anpassbar und erweiterbar und erlaubt das Testen von komplexen Abläufen ohne die Durchführung von Realexperimenten. Zudem sind die Ergebnisse replizierbar und Abläufe lassen sich in kürzester Zeit simulieren, was eine Betrachtung der Prozesse über lange Zeiträume ermöglicht

Modellierung und Simulation von IT-Dienstleistungsprozessen

Eine der Ursachen für die ungenaue Bestimmung von Service-Levels in IT-Dienstleistungsvereinbarungen liegt in der informellen Repräsentation von IT-Dienstleistungsprozessen. In der Arbeit wird eine integrierte Methode entwickelt, mit der Dienstanbieter verschiedene Qualitätsmerkmale von IT-Dienstleistungen und die zu ihrer Erbringung benötigten IT-Dienstleistungsprozesse modellieren und simulieren können

Modellierung und Simulation von IT-Dienstleistungsprozessen

Eine der Ursachen für die ungenaue Bestimmung von Service-Levels in IT-Dienstleistungsvereinbarungen liegt in der informellen Repräsentation von IT-Dienstleistungsprozessen. In der Arbeit wird eine integrierte Methode entwickelt, mit der Dienstanbieter verschiedene Qualitätsmerkmale von IT-Dienstleistungen und die zu ihrer Erbringung benötigten IT-Dienstleistungsprozesse modellieren und simulieren können

Entwicklung von prozessorientierten Informationssystemen für die industrielle Dienstleistungsbeschaffung

In der industriellen Dienstleistungsbeschaffung mangelt es an adäquaten domänenspezifischen Lösungsansätzen für die präzise Modellierung, qualitative und quantitative Analyse und Implementierung elektronischer Geschäftsprozesse in prozessorientierte Informationssysteme. In der vorliegenden Arbeit werden neue Lösungsansätze auf Basis von Methoden, Modellen und E-Business-Lösungen erarbeitet, um die Entwicklung und Gestaltung prozessorientierter Informationssysteme zu verbessern

Wissensentdeckung im Kontext der Produktionssimulation

Klassische Simulationsstudien im Kontext von Produktionssystemen zielen üblicherweise darauf ab, typische, vorab definierte Fragestellungen zu beantworten. Wirkzusammenhänge, die über diesen definierten Projektrahmen hinausgehen, bleiben eventuell unentdeckt. Mit steigender Rechenleistung und der Verfügbarkeit von Big-Data-Infrastrukturen entstehen neue Möglichkeiten zur Durchführung groß angelegter Simulationsstudien, um das Verhalten des Modells möglichst vollständig abzudecken und auszuwerten. Dies wird allgemein als Data Farming bezeichnet. In diesem Buch wird die Methode des Data Farming für die Wissensentdeckung in Produktionssimulationen weiterentwickelt. Dazu wird ein Konzept ausgearbeitet, welches die Auswahl geeigneter Experimentdesignmethoden, die Anwendung und Ausgestaltung von geeigneten Data-Mining-Verfahren sowie Visualisierungs- und Interaktionsmethoden beinhaltet. Das Konzept wird dann in insgesamt vier Fallstudien angewendet.Discrete simulation is an important and established method for the investigation of the dynamic behavior of complex production and logistic systems. Simulation is therefore an essential tool for planning, operating, and controlling those systems, for example in the automotive or semiconductor industries. In this context, typical simulation studies aim at answering pre-defined questions about these systems. This is often accompanied by the simulation and analysis of a few pre-defined scenarios. Relations and effects outside of those predefined project scopes may therefore remain undiscovered. On the other hand, with increasing computing power and the general availability of big data infrastructures, new possibilities arise for carrying out very large bandwidths of simulation experiments in order to cover the behavior of the model as completely as possible and analyze the output data in an automated way. This is generally referred to as data farming. The goal of this work was to transfer and enhance the concept of data farming for the application on knowledge discovery in manufacturing simulations. For this purpose, a holistic concept was created for finding unknown, hidden, and useful knowledge in massive amounts of simulation data. The concept contains the selection of suitable experiment design methods, the application and elaboration of suitable data mining methods in an appropriate and targeted analysis process, as well as the definition of suitable visualization and interaction methods for an iterative and user-focused analysis of large amounts of simulation output data. Furthermore, the concept was prototypically implemented in an integrated software framework. The applicability of the concept was shown and validated in four case studies including two academic and two real-world case studies.Die diskrete Simulation stellt eine wichtige und etablierte Methode zur Untersuchung des dynamischen Verhaltens von komplexen Produktions- und Logistiksystemen dar. Sie ist daher zur Planung, Steuerung und Kontrolle solcher Systeme unerlässlich, beispielsweise in der Automobilindustrie oder in der Halbleiterfertigung. Klassische Simulationsstudien zielen in diesem Kontext üblicherweise darauf ab, typische, vorab definierte Fragestellungen zu beantworten. Dies geht oftmals einher mit der Simulation und Analyse einiger weniger vorab definierter Szenarien. Wirkzusammenhänge, die über diesen definierten Projektrahmen hinausgehen, bleiben daher eventuell unentdeckt. Auf der anderen Seite erwachsen mit steigender Rechenleistung und der allgemeinen Verfügbarkeit von Big-Data-Infrastrukturen neue Möglichkeiten zur Durchführung von sehr großen Bandbreiten von Simulationsexperimenten, um das Verhalten des Modells möglichst vollständig abzudecken und automatisiert auszuwerten. Dies wird allgemein als Data Farming bezeichnet. Ziel dieser Arbeit war es, die Methode des Data Farming für die Nutzung zur Wissensentdeckung in Produktionssimulationen zu übertragen und weiterzuentwickeln. Dazu wurde ein ganzheitliches Konzept ausgearbeitet, um unbekannte, versteckte und potenziell nützliche Wirkzusammenhänge in großen Mengen von Simulationsdaten entdecken zu können. Das Konzept beinhaltet hierzu die Auswahl geeigneter Experimentdesignmethoden, die Anwendung und Ausgestaltung von geeigneten Data-Mining-Verfahren in einem dafür zweckmäßigen und zielgerichteten Analyseprozess sowie die Definition geeigneter Visualisierungs- und Interaktionsmethoden zur iterativen, anwenderorientierten Analyse großer Mengen von Simulationsdaten. Darüber hinaus wurde das Konzept in einem ganzheitlichen Softwareframework prototypisch implementiert. Die Anwendbarkeit des Konzeptes wurde anhand von vier Fallstudien aufgezeigt und validiert. Die Fallstudien beinhalteten hierbei zwei akademische Laborstudien sowie zwei Industrieanwendungsfälle

Beitrag zur Planung und Optimierung von Fließmontagesystemen unter Berücksichtigung sich ändernder Anforderungen, insbesondere an Prozesszuverlässigkeit, Produktqualität und Flexibilität

In the Mixed-Model-Production different variants can be manufactured on the same flow system in random order and with insignificant setup times (batch size of one). The differentiation of products can be delayed until their assembling and then be executed by starting from a basic model. However, as an interface between costumers and the manufacturing, flow assembly systems should compensate internal (processing time fluctuations, machine breakdowns) and external factors (order fluctuations, changes in sales). Alongside economic effectiveness characteristics such as adherence to delivery dates, flexibility and quality are to be observed. Therefore aspects like redundancy, buffering and the integration of quality stations gain importance for the planning phase of such systems. A literature survey shows that there are mainly deficits of the configuration methods of rework-loops and of planning methods in order to cope with over- and under-capacities.Therefore, a new method for the configuration of rework-loops is developed, in which the cycle time is not calculated based on the annual volume, but on the cycle time of the flow lines associated with them. This method can also be used in the planning of converging and diverging structures.To increase the flexibility, the parallel structure is thoroughly investigated by considering external and internal factors. Subsequently, a review of key criteria is carried out to be used to compare the parallel structure with a serial structure.Due to the resulting improvements in the parallel elastic structure, further development of this structure is achieved. As a result, it is proposed to connect the parallel stations through common buffers. By means of the new method, the buffers are better utilized. Consequently, the overall utilization degree and throughput increase, while the buffer sizes reduce significantly.To develop the solution statements and to carry out the investigations in this work, both the analytical approach and simulation are used.In der Variantenfließfertigung können unterschiedliche Produktvarianten in einem Fließsystem in beliebiger Reihenfolge und mit unerheblichen Umrüstzeiten (Losgröße eins) hergestellt werden. Die Differenzierung von Produkten lässt sich bis zur Montage hinauszögern und dort ausgehend von einem Basiserzeugnis realisieren. Als Schnittstelle zwischen Endkunden und Fertigung sollten die Fließmontagesysteme jedoch interne (Bearbeitungszeitschwankungen, Störungen) und externe Einflussgrößen (Auftragsschwankungen, Absatzveränderungen) kompensieren. Neben der Wirtschaftlichkeit müssen Kenngrößen wie z.B. Termintreue, Flexibilität und Qualität beachtet werden. So gewinnen bei der Planung solcher Systeme Gesichtspunkte wie z.B. Redundanz, Pufferung und die Integration von Qualitätsstationen an Bedeutung. Eine Literaturrecherche verdeutlicht, dass es vor allem Defizite bei der Konfiguration von Nachbearbeitungsschleifen und in Planungsmaßnahmen zur Bewältigung von Über- und Unterkapazitäten gibt.Entwickelt wird daher eine neue Methode zur Konfiguration von Nachbearbeitungsschleifen, mittels welcher die Taktzeit nicht basierend auf der Jahresstückzahl berechnet wird, sondern anhand der Taktzeit der mit ihnen verbundenen Fließlinien. Diese Methode lässt sich auch bei der Planung konvergierender und divergierender Strukturen verwenden.Zur Erhöhung der Flexibilität wird unter Betrachtung der externen und internen Einflussgrößen die parallele Struktur untersucht. Anschließend wird eine Bewertung von wesentlichen Kriterien für den Vergleich von parallelen mit seriellen Strukturen durchgeführt.Aufgrund der sich ergebenden Verbesserungen der parallelen elastischen Struktur, wird eine weitere Entwicklung dieser Struktur erzielt. Im Ergebnis wird vorgeschlagen, die parallelen Stationen durch gemeinsame Puffer zu verbinden. Mithilfe dieser neuen Methode werden die Puffer besser ausgenutzt. Demzufolge erhöht sich der Gesamtnutzungsgrad bzw. Durchsatz und zugleich reduzieren sich die Puffergrößen erheblich.Zur Entwicklung der Lösungsansätze und zur Durchführung der Untersuchungen werden in dieser Arbeit sowohl analytischer Ansatz als auch Simulation benutzt