Wirtschaftliche Generierung von Belieferungssimulationen unter Verwendung rechnerunterstützter Plausibilisierungsmethoden für die Bewertung der Eingangsdaten

The concept of the Digital-Factory provides a “single source of truth” Planning-System. This establishes a possibility to generate intra-logistic-simulations with validated input data through a standardized method. Therefore we have to take a closer look on input-data and its quality in order to understand its way back through all the IT-systems to the point of birth. This dissertation provides an approach how to validate this input-data with different, independent methods, not only double-checking whether the information is complete but also giving an answer to the question: is this data correct? Those methods will be combined in a quality module in the Digital-Factory-Planning-System, showing inconsistencies which should be inspected. The objective is collecting all necessary input-data in the required quality in order to semi-automatic-generate a reliable simulation model in intra-logistics, avoiding costly iterations or even wrong conclusions.Das Konzept der Digitalen Fabrik bietet die Möglichkeit, ein Planungssystem mit einer einheitlichen Datengrundlage aufzubauen. Dies schafft die Voraussetzungen, um Belieferungssimulationen mit plausibilisierten Eingangsdaten weitestgehend automatisiert generieren zu können. Die Eingangsdaten sind der Schlüssel zum Erfolg. Nur wer in gewachsenen IT-Landschaften mit unzähligen Schnittstellen Transparenz schaffen kann, weiß, woher welche Daten kommen und wie diese erhoben werden, kann damit auch die Qualität der Eingangsdaten – und dadurch auch die Qualität der Simulationsergebnisse beurteilen. Diese Dissertation möchte einen Beitrag leisten, wie diese Eingangsdaten mit unterschiedlichen, unabhängigen Methoden untersucht werden können. Es sollen nicht nur Fragen zur Vollständigkeit der Eingangsdaten beantwortet werden, sondern vielmehr Antworten gegeben werden, ob die Eingangsdaten korrekt sind. Es wird aufgezeigt, wie diese Methoden im Umfeld der Digitalen Fabrik zentral in einem Simulationsgerüst gebündelt werden können, um eine einheitliche Plattform zur Plausibilisierung zu schaffen. Darauf aufbauend können diese plausibilisierten Daten verwendet werden, um eine Belieferungssimulation aufzubauen. Dies spart nicht nur Zeit, sondern kann auch falsche Schlussfolgerungen auf Basis fehlerhafter Eingangsdaten verhindern

Mobile Assistenzsysteme in der Intralogistikplanung der Automobilindustrie – Gestaltung, Nutzen und Akzeptanz Augmented Reality-basierter Mensch-Maschine-Schnittstellen

Steigende Herausforderungen führen zu einem Wandel in der Automobilbranche. Die Kombination von Faktoren führt zu einem Anstieg der Komplexität in der Fahrzeugherstellung sowie des Produktionssystems. Die Intralogistik, ausgehend von der Komplexität der Automobilindustrie, steht ebenso Herausforderungen gegenüber. Eine Möglichkeit, um der Komplexität entgegen zu wirken, kann der Einsatz von innovativen Mensch-Maschine Schnittstellen in Form von mobilen Assistenzsystemen mit Augmented Reality sein. Im Bereich der Intralogistik, bezogen auf Augmented Reality, wird vermehrt die operative Intralogistik betrachtet. Obwohl auf dem Markt zahlreiche Technologien bestehen, existieren in der Intralogistikplanung keine flächendeckenden Anwendungen im Sinne eines mobilen Assistenzsystems mit Augmented Reality. Ausgehend davon wird in diesem Buch ein Use Case und darauf basierende Prototypen für eine Augmented Reality-basierte Intralogistikplanung in der Automobilindustrie entwickelt.New challenges such as the increasing pressure to innovate and the growth of individual requirements from customers as well as the increasing internationalization lead to a radical change in the automotive industry. This and further aspects cause an increase of vehicle manufacturing and of the production system complexity. Within the automotive industry, the intralogistics is important. Based on the complexity of the automotive industry, intralogistics also faces certain challenges. To counteract the increasing complexity, an innovative tool to support the intralogistics planning is essential. The usage of innovative human-machine interfaces as mobile assistance systems with augmented reality can be a possibility within intralogistics planning. The existing literature already contains many publications on Augmented Reality in general. Looking into the logistics domain, Augmented Reality is already quite frequently used for supporting operational logistics tasks, such as Augmented Reality-supported order picking. Whereas in the field of logistics planning, no comprehensive applications in terms of a mobile assistance system with augmented reality within a production hall can be identified. Based on this, this book presents a use case and prototypes for an augmented reality-based intralogistics planning within the automotive industry. The focus is the creation of a mobile assistance system supporting end-to-end augmented reality-based intralogistics planning in the assembly of the automotive industry. In order to design the use case, a systematic literature analysis is carried out and existing intralogistics planning processes are analyzed with the aim of defining the relevant planning processes for the use of the mobile assistance system. Two prototypes are implemented based on functional and non-functional requirements. The prototype implementation is based on a SLAM-based as well as a hybrid tracking approach. Furthermore, a field experiment is conducted for the validation of the prototypes. Finally, the Technology Acceptance Model is empirically evaluated to determine the acceptance of augmented reality with regard to intralogistics planning

Wandlungsfähige und angepasste Automation in der Automobilmontage mittels durchgängigem modularem Engineering -Am Beispiel der Mensch-Roboter-Kooperation in der Unterbodenmontage-

Die Automobilindustrie steht vor Herausforderungen durch verkürzte Lebenszyklen, wachsende Vielfalt und schwankende Märkte. Hersteller benötigen eine anpassungsfähige Produktion mit intelligenter Kombination aus Automatisierung und Handarbeit. Neue Technologien wie cyberphysische Systeme (CPS) und Mensch-Roboter Kooperation (MRK) bieten sich als Lösungen an. Aufgrund hoher Komplexität und anwendungsspezifischer Lösungen ist die Umsetzung aufwändig und schränkt Wiederverwendbarkeit und Anwendungsbereich ein. Der gezeigte Ansatz besteht darin, das Potenzial angepasster Automatisierung zu nutzen, um Produktivität und Qualität zu verbessern mit gleichzeitiger Wandlungsfähigkeit. Die entwickelte Methodik beschreibt einen durchgängigen Prozess von der Montageplanung bis zur technischen Realisierung. Ein einheitliches Datenmodell ermöglicht die Zuordnung von Prozessanforderungen zu ausführbaren Ressourcenmethoden, die aus einem modularen System konfiguriert sind. Diese Ressourcen sind als physische und cyber Komponenten integriert, was einfache Rekonfiguration ermöglicht. Die Beschreibung der Arbeitsaufgaben des Systems als Workflow Liste ermöglicht eine flexible Prozessanpassung. Aufwändige Programmierung wird durch Parametrierung von wiederverwendbaren Modulen in Kombination mit angepasster Aufgabenbeschreibung ersetzt. In der Praxis zielt die Methodik darauf ab, kürzere Planungszeiten zu erreichen sowie den Einsatz von CPS in der angepasst automatisierten Montage zu erleichtern.The automotive industry faces challenges due to shortened lifecycles, growing variety and fluctuating markets. Manufacturers require an adaptable production with an intelligent customized combination of automation and manual labour. Novel technologies like cyber-physical systems (CPS) and human-robot collaboration (HRC) evolved as solutions for this demand. Due to high complexity and application specific solutions, the implementation process causes large efforts. This limits the scope of application and reusability. A consistent cross-disciplinary planning approach is missing. The approach is to use the potential of customized automation to improve productivity and quality while maintaining flexibility and versatility. A methodology was developed to describe an integrated process from assembly planning to technical realization. A uniform data model allows assignment of process requirements to executable methods of resources, configured from a modular system. These resources are integrated as physical and cyber components, allowing easy reconfiguration. The description of the system’s work tasks as a workflow-based work list allows a flexible adaptation of process steps. Elaborate programming efforts are replaced by parameterization of reusable modules in combination with an adapted task description. In practical application, the methodology aims to achieve shorter planning periods by consistency and reusability, as well as easier use of CPS in customized automated assembly

Interdisziplinäre Absicherung der Produktionsplanung in der Automobilindustrie

Die Automobilindustrie ist einer der bedeutendsten Industriezweige in Deutschland, die sich ständig im Spannungsfeld aus Qualität, Produktivität und Kosten bewegt. Der globale Wettbewerb führt zu kürzeren Innovations- sowie Produktzyklen – die Kundenanforderungen zu einer umfangreichen Individualisierbarkeit der Produkte. Die Produktkomplexität eines Automobils ist heutzutage enorm. Eine Komplexität, welche die Produktentwicklung, die Produktionsplanung sowie die Produktion ständig vor neue Herausforderungen stellt und in einem Streben nach Perfektion und kontinuierlicher Verbesserung mündet. Es ist beeindruckend zu durchleben, wie bei einem Produktionsanlauf alle Prozesse integriert werden und bei einer Serienfertigung ca. alle 90 Sekunden ein gefertigtes Fahrzeug vom Band läuft. Um einen effizienten Produktionsanlauf zu gewährleisten, wird dieser im Vorfeld abgesichert. In Bezug auf manuelle Montage¬umfänge findet dies in der sogenannten Produktionsvorbereitung statt, welche unter Beteiligung verschiedener Planungsbereiche interdisziplinär erfolgt. Die Produktionsvorbereitung ist der Serienentwicklung und Serienvorbereitung zugeordnet. In dieser Phase werden gemäß dem aktuellen Planungsstand physische Prototypen des Produktes stationsweise, mit den dazugehörigen Arbeitsinhalten, aufgebaut. Neben der Verifikation des eigentlichen Produktes dient diese Phase dazu, einen effizienten Produktionsanlauf sicherzustellen. Die Absicherung von Produkt und Produktion ist in der Automobilindustrie sehr gut etabliert und wird frühzeitig angewandt. Neben physischen Absicherungen werden vermehrt virtuelle Absicherungen durch den Einsatz von IT-Systemen und Simulationen eingesetzt. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Phase der Produktionsvorbereitung und der damit verbundenen Absicherung des Produktionsanlaufs im Hinblick auf manuelle Montageumfänge in der Automobilindustrie. Im Fokus steht hierbei eine virtuelle Absicherung der Produktionsvorbereitung und die Unterstützung der Kollaboration und Dokumentation der interdisziplinären Produktionsvorbereitung.The automotive industry is one of the most important branches of industry in Germany, which is constantly operating in the area of conflict between quality, productivity and costs. Global competition leads to shorter innovation and product cycles – customer requirements lead to increasing individualization of products. The product complexity of a car is immense at present. A complexity that constantly raises new challenges for product development, production planning and manufacturing and results in a constant striving for perfection and continuous improvement. It is very impressive to see how all processes are integrated during a production start-up and how a manufactured vehicle rolls off the assembly line every 90 seconds in series production. In order to ensure an efficient production ramp-up, this is validated in advance. With regard to manual assembly scopes, this takes place in the so-called production preparation phase, which is an interdisciplinary process involving various planning departments. Production preparation is assigned to series development and series preparation. In this phase, physical prototypes of the product are built station by station according to the current planning state, with the corresponding work contents. In addition to the validation of the product, this phase is used to ensure an efficient production ramp-up. The validation of product and manufacturing is very well established in the automotive industry and is applied at an early stage. In addition to physical validation, virtual validation is increasingly used through the application of IT systems and simulations. This thesis deals with the phase of production preparation and the associated validation of the production ramp-up with focus on manual assembly in the automotive industry. The focus is on a virtual validation of the production preparation and the support of collaboration and documentation of the interdisciplinary production preparation

Automatisierte Generierung von Simulationsmodellen unter Verwendung des Core Manufacturing Simulation Data (CMSD) Information Model - Implementierung eines Pilotszenarios

Aufgrund verkürzter Produktlebenszyklen und gleichzeitig gestiegener Planungskomplexität besteht für Unternehmen des produzierenden Gewerbes die Notwendigkeit, die Planungsprozesse zur Erstellung und dem Betrieb der Produktionseinrichtungen zu verbessern. Eine Möglichkeit zur Verwirklichung der Ziele nach steigender Planungsqualität und –sicherheit und dabei verringerten Planungsdauer und –aufwand, ist der Einsatz planungs- bzw. betriebsbegleitender Ablaufsimulationen. Voraussetzung hierfür ist die Integration der Simulation in das Umfeld der betrieblichen Anwendungssysteme der Planung und Fertigungssteuerung sowie die Reduzierung des Aufwandes zur Erstellung der Simulationsmodelle, was u. a. durch eine automatisierte Generierung erreicht werden soll. Die Anbindung der Simulationssysteme durch leistungsstarke und flexible Schnittstellen ist heutzutage noch nicht zufriedenstellend gelöst und behindert somit den konsequenten Einsatz der Simulationstechnik. Um dem Problem der unzureichenden Schnittstellenanbindungen entgegenzutreten, entstand in mehrjähriger Arbeit das „Core Manufacturing Simulation Data“ (CMSD) Information Model. Dieses definiert eine Spezifikation für Kerndaten von Fertigungssimulationen. Mithilfe der im CMSD Information Model enthaltenen Datenstrukturen können Modellbeschreibungen für simulationsrelevante Daten formuliert und für den Datenaustausch genutzt werden. Als Datenaustauschformat findet das XML-Format Verwendung. Im Rahmen dieser Arbeit wird das CMSD Information Model auf die Nutzbarkeit zur Abbildung simulationsrelevanter Eingangsdaten für Ablaufsimulationen im fertigungstechnischen Umfeld hin untersucht. Dies geschieht anhand einer prototypischen Umsetzung eines automatisierten Simulationsmodellgenerators und eines konkreten, fiktiven Anwendungsbeispiels einer Werkstattfertigung. Die für das Beispiel benötigten Eingangsdaten werden mithilfe der Datenstrukturen des CMSD Information Model abgebildet und mittels Datenimport dem Modellgenerator zur Verfügung gestellt. Anschließend erfolgt ein automatisierter Modellaufbau. Darüber hinaus werden Anregungen zu Erweiterungen der prototypischen Umsetzung gegeben, um eine umfassende Anwendungslösung zu erreichen, welche zur Untersuchung des betriebsbegleitenden Einsatzes geeignet ist.Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 201

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

Automatische Generierung adaptiver Modelle zur Simulation von Produktionssystemen

The simulation of production and logistics processes is used today in a variety of industries. Simulation is used for the analysis, design, and optimization of production and logistics processes and their resource requirements and can be used here both in the planning, commissioning, and during the actual operation.The undisputed great potentials of material flow simulation stand against high costs and effort for implementing simulation models and conducting simulation studies. Due to the poor integration and standardization of the simulation and increasing demands of companies with respect to accuracy, flexibility, adaptability, speed, cost, and reusability the expenses for using simulation are increasing.One approach that has been attempted repeatedly for several years as a contribution to mitigate the cost of using simulation is the automatic generation of simulation models. Automatic model generation refers to different approaches permitting simulation models or parts of models to be produced by means of algorithms. So far, no approach has been published which yields good results for a broad spectrum of application areas and industries.In this work, a comprehensive framework for the integration and automation of the simulation was designed and validated. The framework consists of organizational, methodical, and prototypically technical components. In this context, it is argued that for a broad application of automatic model generation the use of standards is required. Specifically, the Core Manufacturing Simulation Data (CMSD) is proposed as useful standard and a reference implementation of the standard provides the basis for the entire work. The support of all simulation phases, i.e. not only model building but also the evaluation of alternatives, initialization, evaluation of results, etc. is ensured throughout the entire framework. Furthermore, model generation methods and procedures for representing dynamic behavior in simulation models were specifically classified and selected methods were implemented and presented.Ein Ansatz, der seit einigen Jahren immer wieder als ein Lösungsbeitrag für eine bessere Nutzung der Simulation von Produktionsprozessen gerade in KMU’s betrachtet wird, ist die automatische Generierung von Simulationsmodellen. In dieser Arbeit wird ein umfassendes Rahmenwerk zur Integration bzw. Automatisierung der Simulation vorgestellt. Es wurden organisatorische, methodische als auch prototypisch technische Komponenten entworfen und validiert. Hierbei wird die These vertreten, dass eine breit anwendbare automatische Modellgenerierung allein durch die Nutzung von Standards zum Datenaustausch bzw. zur Konzeptmodellerstellung sinnvoll zu implementieren ist. Konkret wurde der Core Manufacturing Simulation Data (CMSD) Standard genutzt bzw. bildet dessen Referenzanwendung die Basis der Arbeit. Die Unterstützung aller Simulationsphasen, d.h. nicht allein der Modellerstellung sondern auch der Alternativenbildung, Initialisierung, Ergebnisauswertung usw. wird in allen Komponenten durchgehend gewährleistet. Weiterhin wurden konkret Modellgenerierungsmethoden und Verfahren zur Abbildung des dynamischen Verhaltens in Modellen klassifiziert und einzelne Lösungsansätze vorgestellt.Auch im Buchhandel erhältlich: Automatische Generierung adaptiver Modelle zur Simulation von Produktionssystemen / Sören Bergmann Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2014. XXXVII, 221 S. ISBN 978-3-86360-084-6 Preis: 31,20

Vernetzt planen und produzieren VPP 2006 : Tagungsband Chemnitz 14. und 15. September 2006: Vernetzt planen und produzieren VPP 2006 : Tagungsband Chemnitz14. und 15. September 2006

Vor dem Hintergrund sich immer schneller und stärker wandelnder Marktbedingungen gelten Netzwerke als die Unternehmensform des 21. Jahrhunderts. Sie erlauben insbesondere kleinen und mittelständischen Unternehmen die Erhaltung und Erhöhung ihrer Wettbewerbsfähigkeit durch gezielte Kooperation und Bündelung ihrer Kompetenzen. Unternehmen benötigen dafür entsprechende Methoden und Instrumentarien. Diese stehen neben Theorien und Modellen im Mittelpunkt der wissenschaftlichen Arbeiten des Sonderforschungsbereiches (SFB) 457 „Hierarchielose regionale Produktionsnetze“ an der Technischen Universität Chemnitz. Zum nunmehr fünften Male findet am 14. und 15. September 2006 die Fachtagung „Vernetzt planen und produzieren – VPP 2006“ statt. Es werden auch in diesem Jahr die aktuellen Ergebnisse des SFB 457, weiterer nationaler und internationaler Forschungsarbeiten und -projekte auf dem Gebiet der Netzwerkforschung sowie Erkenntnisse und Erfahrungen der praktischen Umsetzung durch die Industrie von Wissenschaftlern und Praktikern vorgestellt und diskutiert. Als Referenten der Plenarveranstaltung werden Herr Prof. Kuhn von der Universität Dortmund, Herr Prof. Westkämper von der Universität Stuttgart, Herr Prof. Herzog von der Universität Bremen, Herr Prof. Nyhuis von der Universität Hannover und Herr Prof. Smirnov von der Russischen Akademie der Wissenschaften Sankt Petersburg in ihren Beiträgen verschiedene Aspekte von Netzwerken thematisieren. Neben den schon traditionellen Workshops zu verschiedenen Themenbereichen des Bildens und Betreibens von Netzwerken wird in diesem Jahr ein zusätzlicher Workshop zum Thema „Netzwerke und Cluster in der brasilianisch-deutschen Zusammenarbeit“ stattfinden. Dieser ist Teil des Besuches einer Delegation aus Vertretern der Regierung und Wirtschaft des brasilianischen Bundesstaates Bahia, die gemeinsam mit Vertretern des Bundesministeriums für Bildung und Forschung sowie des Sächsischen Ministeriums für Wirtschaft und Arbeit an der Tagung teilnehmen werden, um neue Kontakte zu schließen und weitere Kooperationsvorhaben zu initiieren. Die Tagung „Vernetzt planen und produzieren – VPP 2006“ ist gleichzeitig Abschlusskolloquium des SFB 457, welcher nach sieben Jahren intensiver und erfolgreicher Netzforschung dieses Jahr endet. Maßgeblichen Anteil am SFB 457 hatten die ehemaligen Sprecher Prof. Siegfried Wirth und Prof. Hartmut Enderlein

Prozessorientierte Konstruktionsmethode für Industrieparks der Automobilindustrie

Im Rahmen der Arbeit wird ein Planungsansatz für Industrieparks der Automobilindustrie entwickelt. Das Planungsverfahren basiert auf einem zuvor definierten Theorierahmen (Kapitel 3) und einem Vorgehensmodell (Kapitel 4), mit deren Hilfe die Gesamtplanungsaufgabe in Planungsmodule mit definierten Entwicklungs- und Gestaltungsregeln strukturiert zerlegt werden kann. Das Vorgehensmodell ermöglicht die gezielte Dekomposition der Planung in lösbare Module mit definierten Gestaltungsregeln. Die Planung wird anhand der dokumentierten Zwischenergebnisse in den Planungsaufgaben, -phasen und ebenen rückverfolgbar. Die Koordination, die Kommunikation und die Dokumentation der Fabrikplanung von Industrieparks werden hierdurch verbessert. Wesentliche Grundlage des neuen Planungsansatzes (Kapitel 5) sind Prozessmodelle der Produktions-, Logistik- und Verwaltungs-Prozesse. Diese Geschäftsprozesse definieren die notwendigen Abläufe, die Ressourcen und die Anforderungen an die Funktionen beschreiben. Aus der Belastung der Prozessmodelle mit Leistungseinheiten erfolgen anschließend die Dimensionierung und die Anordnung der Ressourcen (z.B. Flächen, Arbeitsmittel, Personal). Die Prozessmodelle dienen dabei als Planungs-, Steuerungs- und Entscheidungsgrundlage. Sie können in der Betriebsphase weiter genutzt werden, um Auswertungen über die Leistungsfähigkeit der vorhandenen Strukturen zu gewinnen. Die problemorientierte Analyse der Prozessmodelle kann weiter genutzt werden, um Varianten zur Anpassung der Produktions- und Logistikstrukturen zu planen