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Nebel, Nico - DUALIS GmbH

1. No objects selected 7140 4122 4 Abbildung 34 Modellierung der Templates mithilfe von Ablaufdiagrammen Aus den so erzeugten Templates wird nun die eigentliche Anlage modelliert und mithilfe der Dialogfenster parametrisiert Das entstandene Modell bildet zwar die Abl ufe der Anlage richtig ab ist aber in der Darstellung sehr abstrakt da es keine Layoutinformationen oder Animationen enth lt Ein anschauliches 2D Modell muss extra erstellt werden Abbildung 35 Wird ein 3D Simulationsmodell ben tigt muss dieses wiederum in einem anderen Pro grammmodul dem Arena 3D Player extra erstellt werden 5 4 4 3 Beurteilung der Modellierung Der Zeitaufwand f r die erstmalige Erstellung der Templates ist mit dem im 3D Create ver gleichbar 2 Tage Auch der Aufwand f r die Modellierung der Referenzanlage aus den vorhandenen Templates ist mit mehreren Stunden bis einem Tag hnlich gering wie im 3D Create Die Implementierung der Logik anhand der Ablaufdiagramme ist in Arena gut gel st bedeutet aber f r die Erstellung der Templates keinen Zeitgewinn vgl Zeitaufw nde Aufgrund des schnellen Herstellen und L schens von Verkn pfungen der autonom gestalteten Templates ist das Referenzmodell in Bezug auf nderungen
2. Ka e A Di S wl pls ge 2 5 5 0 cjl Oli zs Nr Funktionalit t s G 2 2 H H AH 3 E WS pa 2 Ei a E a 2 w 1 Montagegerechte amp schnelle Modellbildung 1 1 Modellkonstruktion per Drag 23 eu a Bo a IB Daa 1 3 Po and drop 12 spezielle Modellbausteine f r 12 olol2l1lol3lololol2lo0 u Montageprozesse 1 3 eigene Bausteinkonstruktion 14 1E 2 Ep 2 ROm 0 EE 1 S 3 pi 1 4 unbeschr nkte Elementezahl 22 313131313131313 ii und Dimension Die Bewertung aller Kriterien f hrte zu folgendem Ergebnis Die Nutzwerte der Programme schwanken stark zwischen 7253 und 22006 Punkten Das beste Programm 3D Create er reicht mit 75 der maximal m glichen Punkte 29290 Pkt einen hohen Nutzwert f r die SITEC GmbH Die vier darauf folgenden Programme unterscheiden sich in der Punktzahl nicht wesentlich voneinander Platz 2 19010 Pkt Platz 5 18176 Pkt Die Nutzwertanalyse ergab dass sich fast alle Programme in irgendeiner Form f r die Modellierung und Simulati on von Montageanlagen eignen Es wurden jedoch schnell wesentliche Unterschiede im Soft wareumfang und preis festgestellt Die Preise schwanken hierbei zwischen ca 4000 und 43 000 Auch die Philosophie der Modellierung der einzelnen Programme ist teilweise grund legend verschieden Einige Programme unterst tzen das Anlegen einer Bausteinbibliothek z B 3D Create aus der die unterschiedlichen Layouts zusammengestellt werden a
3. Designer Elements 95 Layout Basis Transport Daten Variablen Schichten Berichte Fortgeschritten Six Sigma L C DE Weu Deich Roboter Zelk E A A A L 2 le E Simasion Lover 17 e ES Ile zl la niseprlngilzl kJ desae w pen Keine D w sl SC Vi Abbildung 36 Programmoberfl che von Witness mit ge ffnetem Element Drehtisch 5 4 6 Modellierung der Referenzanlage mit weiteren Simulationsprogrammen Neben den Programmen die aufgrund der Nutzwertanalyse im Rahmen der Feinauswahl intensiver untersucht wurden wurde die Referenzanlage mit weiteren Simulationsprogram men modelliert Dies bot sich an da verschiedene regionale Wissenstr ger dieser Programme Interesse an den Erkenntnissen dieser Diplomarbeit zeigen Die Firma H rmann Rawema bietet Schulungen im Programm Plant Simulation an und nutzt die Referenzanlage als Praxisbeispiel f r ihre Schulung Siemens VDO in Limbach Oberfrohna setzt ProModel zur Simulation ihrer Anlagen ein und ist an der Modellierung der Referenzanlage interessiert da sie diese selbst im Einsatz hat Die Hochschule Mittweida FH nutzt Delmia Quest f r die Ablaufsimulation und ist f r die praxisorientierte Ausbildung immer wieder an Industriebeispielen interessiert Die Modellierung der Referenzanlage in Zusammenarbeit mit den genannten Partnern best tigte zum gr ten Teil die Einsch tzungen dieser Programme im Rahmen der Nutzwertanalyse Sie stell
4. Produktart Lizenzkosten Wartungskosten a 1x 3D Create 7 000 1 500 2 x 3D Realize 7 000 700 1x Add on Statistikmodul 1 850 370 2 Tage Schulung 1500 Summe 17 350 2 570 engl First In First Out Nico Nebel 61 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware 5 4 3 Modellierung der Referenzanlage mit der Software Enterprise Dynamics 5 4 3 1 Vorgehensweise Die Einarbeitung in die Software erfolgte mit Hilfe der Studentenversion von Enterprise Dynamics E D Diese ist zeitlich unbeschr nkt nutzbar wobei die Modellgr e auf 30 Bausteine begrenzt ist Die Studentenversion reicht jedoch aus um sich in die Bedienung und Modellierung einzuarbeiten Wie im Programm 3D Create scheiterte auch hier die Modellie rung der Referenzanlage an der Programmierung verschiedener Elemente Rundtakttisch Puffer Eine Schulung in E D wurde nicht notwendig da der deutsche Vertriebspartner die Firma Incontrol GmbH die Modellierung der Referenzanlage bernommen hat Hierf r wur den alle relevanten Anlageninformationen an die Incontrol GmbH geschickt vgl Anlage 7 und in erg nzenden Telefonaten sind kleinere Unklarheiten beseitigt worden Das so erstellte Simulationsmodell wurde im Rahmen einer dreist ndigen Pr sentation in der SITEC GmbH vom Simulationsexperten der Firma Incontrol GmbH vorgestellt Dabei wurde neben dem Leistungsumfang des Programms intensiv auf die Methodik der Implementierung von Simu
5. Abbildung 22 Vergleich Arena amp Enterprise Dynamics Nico Nebel 51 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware 5 4 Feinauswahl 5 4 1 Auswahl der Referenzanlage Die Feinauswahl beinhaltet den detaillierten Vergleich der vier aus der NWA hervorgegange nen Simulationsprogramme Im Gegensatz zur Grobauswahl wird hier mit diesen Program men eine Montageanlage modelliert und simuliert Es sollen Aufwand Strategie und Ergeb nisse der Modellierung bewertet und verglichen werden Um eine gleiche Ausgangsbasis des Vergleiches zu schaffen wird mit den verschiedenen Programmen die gleiche Montageanlage modelliert Diese soll alle relevanten Prozesse abbilden die auch bei sp teren Simulations studien auftreten k nnen und darf zudem nicht zu umfangreich sein Au erdem soll sie schon real existieren um u a die Prim rdatenbeschaffung Layout Prozessdaten Abl ufe Restrik tionen zu erleichtern Die Auswahl der Anlage erfolgt in enger Zusammenarbeit mit dem Leiter der Planungsabteilung da er den umfassendsten berblick ber vorhandene Projekte und die jeweiligen Ablaufprozesse besitzt Nachfolgend wird die ausgew hlte Montageanlage Abbildung 23 beschrieben AAY SZ eer Abbildung 23 Foto der Referenzanlage SITEl Die hier dargestellte Montageanlage ist aufgrund ihres unikalen Charakters wie alle Monta geanlagen eine Sondermaschine Die zu f genden Einzelteile sind alles Teile der Feinwerk technik Es m
6. Relevante Simulation f r die SITEC GmbH Str mungs Simulation auf simulation Anlagenebene Simulation auf Fabrikebene Abbildung 5 Simulationsarten in Anlehnung an PROD WIK1 Der Verein deutscher Ingenieure hat im Rahmen der VDI Richtlinie 3633 eine Definition des Simulationsbegriffes erarbeitet Simulation ist das Nachbilden eines Systems mit seinen dynamischen Prozessen in einem experimentierbaren Modell um zu Erkenntnissen zu gelangen die auf die Wirklichkeit bertragbar sind Insbesondere werden die Prozesse ber die Zeit entwickelt Im weiteren Sinne wird unter Simulation das Vorbereiten Durchf hren und Auswerten gezielter Experimente mit einem Simulationsmodell verstanden VDI3633 1 S 2 Nico Nebel 7 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik Abbildung 6 zeigt die schematische Darstellung des Simulationsbegriffes Es wird ersichtlich dass es sich bei der Simulation um einen iterativen Vorgang handelt Die detaillierten Infor mationen f r die Vorgehensweise zur Durchf hrung einer Simulationsstudie befinden sich in Abschnitt 2 4 ab Seite 18 Modellieren abbilden verein fachen abstrahie ren variieren I Simulation analysieren I 4 experimentieren ee Optimieren i 4 l i Realisierung 1 i Zielfunktion festlegen Kees SES i bertragen i Parameter festlegen und l l Bewertung i interpretieren Abbildung 6 S
7. 20 min Zieldefinition Datenbeschaffung Modellierung Experimentieren Ergebnisdarstellung Datenaufbereitung Implementierung Auswertung Validierung Interpretation Anwendungsexperte Si Simulationsexperte Abbildung 13 Aufwandsverteilung einer Simulationsstudie VRES 2 6 Grenzen der Simulation Simulation ist keine universelle L sung f r alle produktionstechnischen Probleme Auch hier zeigen sich Grenzen auf die Alternativen verlangen siehe Abschnitt 2 7 Simulation funkti oniert nach dem GIGO Prinzip das bedeutet dass die Qualit t der Ergebnisse nur so gut ist wie die verwendeten Prim rdaten vgl Abschnitt 2 1 5 SIMP S 5 Weiterhin liefert Simulation nicht das optimale Ergebnis nach einem automatischen Algo rithmus Es m ssen immer mehrere Experimente durchgef hrt und deren Ergebnisse doku mentiert werden Im Anschluss kann die optimale L sung nur aus den durchgef hrten Test l ufen ausgew hlt werden Jedoch kann nicht ausgeschlossen werden dass au erhalb dieser Ergebnismenge eine Parametervariante existiert die zu einem besseren Ergebnis f hrt Auch die berpr fung des Modells auf das logische Ablaufverhalten Validierung gem dem zu simulierenden System kann nicht durch die Software abgedeckt werden engl Garbage In Garbage Out Nico Nebel 28 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik Zusammenfassend kann gesagt werden dass Simulation ein vergleichswei
8. World 35 02 17 88 Iscale s s Abbildung 33 Erzeugtes Modell der Referenzanlage mit Enterprise Dynamics 5 4 3 4 Fazit Kosten Grunds tzlich ist das Programm Enterprise Dynamics f r die Simulation komplexer Monta geanlagen gut geeignet Es erf llt die wesentlichen Merkmale die an die Software gestellt werden Ein wesentlicher Unterschied zum Programm 3D Create ist dass ausschlie lich in 2D modelliert wird ein 3D Modell muss gesondert erstellt werden Die zu importieren Volu Nico Nebel 65 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware menmodelle lassen sich auch nicht ber ein Plug In vereinfachen Dies muss daher bereits im Konstruktionsprogramm erfolgen Eine Parameterseite f r die Modellbausteine wird nicht automatisch generiert Es muss daf r eine Benutzeroberfl che f r den Baustein ber den GUI Builder definiert werden Die Schnittstellen verf gen nicht ber die Plug amp play Funktionalit t sondern m ssen bei nderungen immer wieder manuell hergestellt werden Die Benutzeroberfl che ist Komplett in englischer Sprache Ein Vorteil von Enterprise Dynamics im Vergleich zu 3D Create liegt darin dass dem Benut zer mehr Unterst tzung bei der Modellierung der Modellbausteine durch den Atom Editor gegeben wird Dennoch m ssen die komplexen Vorg nge von automatisierten Montageanla gen zum gr ten Teil ber die interne Programmiersprache 4D Script programmiert wer den
9. diverses PlatzPuffer zez Tabelle we platte_80cm Sp Teill Senke ww platte_100cm EZ d E vereinzeler Teil2 0 00 01 58 4489 Abbildung 2 Erstelltes Simulationsmodell mit Plant Simulation Nico Nebel A 67 Anlage 8 Modellierung der Referenzanlage mit weiteren Simulationsprogrammen Modellierung mit ProModel Die Modellierung der Referenzanlage mit ProModel erfolgte gemeinsam mit dem Simulati onsexperten bei Siemens VDO in Limbach Oberfrohna Auch hier best tigt sich analog zu Delmia Quest das relativ schlechte Abschneiden der Software im Rahmen der Nutzwertanalyse Platz 6 von 11 Der Grund ist hier der Gleiche Das Anlegen einer Bausteinbibliothek ist nicht m glich vorzunehmende nderungen m ssen durch Programmierung im Gesamtmodell realisiert werden Zwar k nnen mehrere Teilmodel le in einem neuen Modell zusammengefasst werden Merge Funktion dies ist aber nicht mit einer Drag and drop Modellierung aus einer Bausteinbibliothek zu vergleichen Diese Metho de ist f r Modelle mit vielen Freiheitsgraden sehr zeitaufwendig und unflexibel Animationen werden mit Layer realisiert auf dem Layout Layer 1 werden verschiedene Punkte gesetzt Layer 2 die die Bearbeitungsstationen Locations darstellen Diese k nnen mit verschiede nen Symbolen belegt werden oder auch transparent bleiben Anschlie end werden die Locati ons ber Pfade miteinander verbunden Das erstellte Simulations
10. Aus diesem Grund wurde eine zweit gige Schulung beim deutschen Vertriebspartner von Visual Components der Dualis GmbH in Dresden besucht Diese Schulung ist speziell auf die Bed rfnisse der SITEC GmbH abgestimmt gewesen Im Dialog mit dem Referenten wur de gemeinsam die Referenzanlage modelliert wobei auch methodische Kenntnisse vermittelt wurden Von Vorteil beim Besuch dieser Schulung war dass schon fortgeschrittene Kenntnis se auf dem Gebiet der Simulation und grundlegende Kenntnisse im Umgang mit der Software 3D Create vorhanden waren resultierend aus dem Umgang mit der Demoversion des Pro gramms Einf hrende Lektionen konnten somit bersprungen werden Das Ergebnis dieser zweit gigen Schulung ist eine Bibliothek mit den Bausteinen des Referenzmodells sowie das komplette und funktionsf hige Modell der Montageanlage Im Anschluss an die Schulung wurden selbstst ndig vorhandene Modellbausteine modifiziert neue Bausteine modelliert und das Layout der Anlage wurde variiert 5 4 2 2 Beschreibung der Modellbildung Die Software 3D Create verfolgt folgende Strategie Die Bausteine einer Modellbibliothek werden so detailliert wie m glich definiert und abgespeichert Diese Bausteine enthalten die Geometrie die interne Ablauflogik Parameter und Schnittstellen zu anderen Bausteinen Sie funktionieren weitestgehend autonom Aus diesen Bausteinen wird sp ter das komplette Simulationsmodell per Drag and drop modelliert Das detaillierte Vor
11. NG DER REFERENZANLAGE MIT DER SOFTWARE 3D CREATE NG DER REFERENZANLAGE MIT DER SOFTWARE ENTERPRISE DYNAMICS NG DER REFERENZANLAGE MIT ARENA NG DER REFERENZANLAGE MIT DER SOFTWARE WITNESS NG DER REFERENZANLAGE MIT WEITEREN SIMULATIONSPROGRAMMEN EMPFEHLUNG EINER SIMULATIONSSOFTWARE FAZIT BEWERTUNG DER UMSETZUNG 8 ZUSAMMENFASSUNG amp AUSBLICK LITERATURVERZEICHNIS Nico Nebel 52 52 54 62 67 70 71 72 74 79 81 IV Abbildungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Abbildung 1 Entwicklung des Jahresumsatzes sn nnnesseesseesseeesseeesstesseesseesseeesseeessresseesseesseee 2 Abbildung 2 Entwicklung der Mitarbeiterzahlen 22002240220B 2000 nnnnennensnnernnennnn en 2 Abbildung 3 Produktionsst tte der SITEC OGmbtl A 2 Abbildung 4 Vorgehensweise zur Probleml sung en 1 Abbildung 5 Simulationsarten netten ee gebeten 7 Abbildung 6 Schematische Darstellung des Simulationsbegriffes 8 Abbildung 7 M glicher Fehler beim Modellieren A 9 Abbildung 8 Allgemeines Zielsystem der Produkten 13 Abbildung 9 Einsatzgebiete der Simulation im Lebenszyklus technischer Produkte 15 Abbildung 10 Vorgehensweise zur Durchf hrung einer Simulationsstudie 1 Abbildung 11 Einfluss der Abstrahierung eines Modelle 21 Abbildung 12 Simulationsmodell mit Onlneauswertung 25 Abbildung 13 Aufwandsverteilung einer Simulationsstudie ssssseeeees
12. e Kostenminimierung durch effiziente Anlagen und Personaleinsatzdimensionierung VDI 3633 1 S 3 4 Grafisch gut aufbereitete und animierte Simulationsstudien bieten zudem den Vorteil positiv auf die Kommunikation zwischen Kunde und Anbieter zu wirken Dem Kunden k nnen komplizierte Anlagen durch die multimediale Unterst tzung die Simulation bietet besser verst ndlich gemacht werden Das Vertrauen des Kunden in die Anlage und in den Hersteller w chst durch besseres Verst ndnis Technisch weniger versierte Kunden k nnen die Funkti onsweise der Anlagen und Maschinen gedanklich besser nachvollziehen Ziel ist es die vorhandenen Planungsrisiken zu minimieren um eine kosteneffiziente Herstel lung zu sichern sowie den Kunden vom Anlagenkonzept zu berzeugen Fehler in der Dimen sionierung oder in der Funktion sollen so fr h wie m glich erkannt werden denn die Kosten f r eine nachtr gliche nderung der Anlage liegen um ein Vielfaches h her als bei einer Planungs nderung im fr hzeitigen Entwicklungsstadium eines Produktes Die Planungs und Entwicklungsphase ist das klassische Gebiet der Simulation 2 3 3 Simulation in der Realisierungsphase Die Fertigung die Montage der Aufbau beim Kunden und die anschlie ende Inbetriebnahme werden durch die Realisierungsphase beschrieben Hierbei unterst tzt Simulation in zunehmendem Ma e die Verantwortlichen bei ihren T tig keiten Hauptaufgabe von Simulation hierbei ist es die Inbetri
13. erweisen Nico Nebel 74 Kapitel 6 Empfehlungen zur Einf hrung von Simulation ins Unternehmen In Vorbereitung auf das Anlegen der Bausteinbibliothek werden die Elemente der SITEC Montageanlagen logisch strukturiert Dabei handelt es sich nicht um eine technologische Strukturierung wie sie etwa beim Anlegen eines Konstruktionskataloges angewandt wird sondern um eine Gliederung entsprechend der abzubildenden Ablauflogik der einzelnen Mo dellbausteine Ziel ist es den Umfang der Bausteinbibliothek zu minimieren in dem techno logisch unterschiedliche Vorg nge wie z B Schrauben und Schwei en f r die Simulation als z B zeitverbrauchendes Element zusammengefasst werden Sie sind auf ihre Wiederver wendbarkeit zu pr fen Elemente mit geringer Wiederverwendbarkeit werden nicht in die Bausteinbibliothek aufgenommen sondern im Einzelfall bei Bedarf modelliert Im f nften Schritt wird die Bausteinbibliothek entsprechend der Gliederung angelegt Die Vorgehensweise zur Modellierung der einzelnen Modellbausteine ist im Absatz 5 4 2 2 be schrieben 3D Create bietet durch den eCat Katalog die M glichkeit Modellbausteine im Internet zu ver ffentlichen und anderen Nutzern des Programms zug nglich zu machen Nach der Modellierung der Bausteine ist zu pr fen ob diese im eCat Katalog freigegeben werden k nnen oder ob dadurch Firmeninterna ver ffentlicht werden Es wird zudem empfohlen den eCat Katalog vor der Modellierung auf nutzbare Modell
14. hnlich flexibel wie das im 3D Create erstellte Modell Die Verkn pfungen k nnen automatisch oder manuell hergestellt werden Nachteilig an Arena sind die zus tzlichen Aufw nde f r die Erzeugung anschaulicher 2D Modelle Werden 3D Modelle ben tigt m ssen diese wiederum zus tzlich erstellt wer den Bei 3D Create geschieht dies bereits bei der Modellierung des eigentlichen Modells Nico Nebel 68 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware Das von der SAT AG erstellte Referenzmodell erf llt vollst ndig die Anforderungen der Anlagenvalidierung und der Kundenkommunikation Die Parameter lassen sich schnell ber die gut strukturierten Dialogfenster ndern die Statistik wird im Modell live angezeigt Die erstellten Animationen reichen aus um die ablaufenden Prozesse der Montageanlage einem Au enstehenden zu verdeutlichen a Modell ohne Layout und Animation Layout f r Beispiel zu Montageanlagen asp 0 c SITEC Industrietechnologie GmbH Anzahl auf Entnahmepaletten Anzahl Werkst cke d Input gesamt Anzahl auf Entnahmepaletten Anzahl Werkst cke d j Input gesamt j MODUL 3 1 Modul 1 Modul 2 Modul 3 1 5 4 4 4 Fazit Wie alle im Rahmen der Feinauswahl getesteten Programme eignet sich auch Arena grund s tzlich f r die Simulation der Montageanlagen der SITEC GmbH Bei der Implementierung des Referenzmodells in das Programm gibt es im Gegensatz zu E D und 3D Create nur de
15. 2 o 5 E 5 0 x m d SE 2 UI i ZS ul Nr Funktionalit t 1 2 3 4 5 6 7 8 S S S statistische Standardaus 1 wertung aller D 5 4 5 6 5 5 7 37 13 Modellelemente benutzerdefinierte Auswer 2 _ tung ohne Programmier 5 x 4 2 6 3 4 4 28 10 kenntnisse 3 Ergebnisdarstellungsformen 6 6 x 3 4 6 5 6 36 13 4 Experimentierverwaltung 5 8 7 x 7 5 4 7 43 15 5 Simulationszeitfaktor 4 4 6 3 x 4 4 5 30 11 6 Online Animation 5 7 4 5 6 x 2 6 35 13 7 2D Animation 5 6 5 6 6 8 x 6 42 15 8 3D Animation 3 6 4 3 5 4 4 x 29 10 S 280 100 Nico Nebel A 48 Anlage 5 Ergebnisse der Kriteriengewichtung Tabelle 5 Gewichtung der Unterkriterien Schnittstellen E om ce o Z So D bah eb sa5 zE lt 358g EK o Lo S E e A d e C em DG E E Ga E E g x E CH D ELA oO 5 D UI e E O Nr Funktionalit t 1 2 3 4 Si S S 1 Import von CAD Dateien SolidWorks x 5 5 5 15 25 2 Schnittstellen zu MS Office 5 x 4 6 15 25 3 Datenbanken 5 6 x 4 15 25 4 Export der Animationen in g ngige Video 5 4 6 o 15 25 formate S 60 100 Tabelle 6 Gewichtung der Unterkriterien Kosten C L A S 5 g ER D D D Zoe E 5 2 2 D o x E N z om 9 2 g Q S Spl 2 5 3 N SE 5 g s I E 5 O ER Ke SI Oo Nr Funktionalit t 1 3 4 Si S S 1 Lizenzkosten x 7 4 15 25 2 Systemvoraussetzungen Hardware amp Betriebs 6 3 4 13 22 system 3 Schulungsk
16. Gesch ftsf hrung Zustimmung zust ndiger Leiter Projektleiter Konstrukteur Auftraggeber Auftragnehmer Unterauftragnehmer intern und extern kaufm nnischer Bereich Projektkonstrukteur Verantwortlicher Dokumentation Qualit tssicherung Leiter Montage Leitmonteur Monteur A6 Anlage 2 Verfahrensanweisung f r den Projektablauf von Maschinen und Anlagen Nico Nebel Ablaufdiagramm und Beschreibung Z e Anlegen eines Projektordners nach PL Dokumentationsrichtlinie e Anlegen Projektpfad und Speichern der Projektunterlagen e Erstellen Projektkalkulation e Anlegen Projekt in Pro a einschlie lich Erarbeitung Projektplan 2 Auftaktberatung e Personeller Besetzung ausf llen L e Kalkulation bei Bedarf neue Kalkulation 3 Sind Projektablaufplan und P E Kalkulation in Ordnung 4 Vergabe von Unterauftr gen PL n tig 5 Auswahl der externen UAN 6 bergabe der schrift Aufgaben PL stellung und der Konstruktionsrichtlinie bei Bedarf an UAN WE nee PK 7 Durchf hren der Konstruktion DA S Projektbesprechungen zwischen AG PL und PL Dokumentation von Pr zisierungen und Eg nzungen Methodik Istzustand ohne Simulation Konstruktion auf Grundlage des L sungs konzeptes Herausbilden gesicherter Kennwerte durch Produktspezifikation Wirkung der gesicherten Kennwerte auf Prozessabl ufe nur grob absch tzbar Vergleich verschiedener Kaufteile hinsicht lich der Auswirkung auf
17. Im Movement System werden bewegte Teile definiert und im Static System werden alle statischen Elemente definiert Dies erschwert die Modellierung unn tig 2 Bedienung amp Benutzeroberfl che Die Benutzeroberfl che ist nicht mehr zeitgem Die Bedienung des Programms erfolgt ber teilweise sehr umst ndlich zu bedienende Eingabefenster Ein intuitives Handhaben war bei AutoMod nicht gegeben Eine inhaltssensitive Hilfe wird dem Benutzer nicht angeboten Die gesamte Benutzeroberfl che und die Hilfedatei sowie Tutorials sind in englischer Sprache verfasst Es k nnen mehrere Fenster gleichzeitig ge ffnet werden sie beherrschen alle die Letztwertspeicherung Insgesamt erscheint das gesamte Bedienkonzept berholt 3 Berechnung amp Auswertung AutoMod ist das einzige Programm im Test welches zum Simulieren die Modelle erst kompi lieren muss Dies ist gerade in der Erprobungsphase in der viele kleinere nderungen vorge nommen werden sehr langwierig Die Modelle sind mittels Zusatzmodul AutoStat umfang reich auswertbar Es k nnen verschiedene Parameter festgelegt und ge ndert werden Expe rimente k nnen definiert und die Auswertungen ausgegeben werden Kuchen Linien und Nico Nebel A 32 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme Balkendiagramme geh ren zu den Darstellungsformen Die Simulation wird in drei Dimensi onen animiert dargestellt Die Qualit t der 3D Darstellung ist
18. Nico Nebel 38 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware In diesem Kapitel wird die Methodik zur Auswahl des geeigneten Simulationsprogramms vorgestellt Es beschreibt die einzelnen Schritte von der Festlegung der Anforderungen bis hin zur Entscheidung f r ein konkretes Simulationsprogramm In den einzelnen Unterkapiteln wird zun chst ein Gesamt berblick ber die Vorgehensweise gegeben anschlie end werden Grobauswahl und Feinauswahl n her beschrieben und die angewandten Methoden begr ndet Dieses Kapitel bildet den Schwerpunkt dieser Diplomarbeit 5 1 berblick zur Auswahl einer Simulationssoftware F r die Erreichung der Zielstellung ist es unerl sslich einen strukturierten Ablaufplan f r das praktische Vorgehen aufzustellen Die entwickelte Methodik schr nkt dabei stufenweise die Anzahl der potenziellen Simulationsprogramme ein Am Ende des Auswahlverfahrens steht die Empfehlung f r die Anschaffung eines Simulationsprogramms Dabei sind die wissen schaftliche Herangehensweise und ein objektives Bewerten der Programme Vorrausetzung f r ein optimales Ergebnis Zu diesem Zweck wurden wissenschaftliche Ver ffentlichungen und VDI Richtlinien erg nzend zu den eigenen Gedanken genutzt Im n chsten Abschnitt wird diese Vorgehensweise kurz erl utert Aus dem definierten Sollzustand Kapitel 4 wird ein Anforderungskatalog f r die zuk nftige Software abgeleitet Die hi
19. ssen pr zise Handlings Pr f und F geoperationen durchgef hrt werden beispielsweise L ngenmessungen im Mikrometerbereich Die F geprozesse werden u a durch die Integration des Laserschwei ens realisiert Da diese Montageanlage bei einem Kunden der SITEC GmbH im Einsatz ist werden die technischen Details nur anonymisiert beschrieben Das Layout der Referenzanlage ist in Abbildung 24 dargestellt Nico Nebel 52 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware Layout f r Beispiel zu Montageanlagen c SITEC Industrietechnologie GmbH MODUL 1 MODUL 2 MODUL 3 1 Abbildung 24 Layout der Referenzanlage Die Montageanlage besteht im Einzelnen aus vier Einheiten des Variomoduls mit jeweils einem Rundtakttisch Die Teilezuf hrung erfolgt automatisiert ber zwei Palettierer und einen R ttelf rderer Im Modul 3 1 ist zudem ein Teilepuffer angebracht Das Teilehandling zwi schen den Modulen wird mit Greifer auf Linearachsen und Schwenkachsen realisiert Drei Einzelteile Geh use Einlegeteil Dichtring werden miteinander verbunden Das Einlegeteil muss vor der Montage vorbehandelt werden Danach wird das Einlegeteil in das Geh use eingelegt und auf einer Seite verschwei t Modul 1 auf der anderen Seite der Baugruppe wird zwischen Geh use und Einlegeteil ein metallischer Dichtring eingelegt Dieser Dichtring wird ebenfalls mit Geh use und Einlegeteil verschwei t Modul 2 Anschlie end wird die Lage des Dichtrings
20. 1 ist weniger wichtig als Kriterium 2 c Beide Kriterien sind gleichwichtig Nico Nebel 46 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware Die Gewichtung besitzt einen sehr subjektiven Charakter Je nach Bearbeiter k nnen die Kriterien als verschieden bedeutsam eingesch tzt werden Um die Meinung aller Personen deren Aufgabenbereich sp ter von Simulation tangiert wird zu ber cksichtigen werden die Kriterien von folgenden Personen gewichtet dem Leiter Konstruktion LK der Gesch fts f hrung GF dem Leiter der Planungsabteilung LP dem betrieblichen Betreuer dieser Diplomarbeit und dem Diplomanden selbst Das Ergebnis ist somit eine Mischung der Priori t ten aus den Aufgabenbereichen Kundenkommunikation GF LP Konstruktion LK und Ablaufsimulation Betreuer Diplomand Kriterien der Nutzwertanalyse statistische Import von Modell grafische Standard Cab Diten einmalige Kunden und konstruktion per ineraktive auswertung aller SolidWorks Lizenzkosten Marktaktzeptanz Drag and rop Benutzerf hrung Modellelemente Schnittstellen zu Weiter spezielle Montage deutschsprachige ae MS Office Updatekisen bausteine f r Dokumentation und Programmier Montage Bedienung kentnisse Kosten f r i s Datenbanken Hardware und eera Baustein Eingabemasken Ergebniss Betriebssystem g EINENE Baustein mit Letzwert darstellungs konstruktion g speicherung formen Montagegerechte Bedienung und und schnelle
21. 26 13126 39 13 26 26 26 26 26 26 3 4 Experimentierverwaltung 15 m 1 EE 2 OR 1 ES 1 Ea 1 En 31 1151 46 31 0 1531 1145 31 EE 0 3 5 Simulationszeitfaktor 11 20 3 E20 2 Kop 3 E27 3 p 2 S1 21 27 21 21 0 E20 21 27 32 21 32 3 6 Online Animation 13 2 2 2 2 0 2 2 3 2 31 2 25 25 25 25 0 25 25 38 25 38 25 3 7 2D Animation 15 2 2 12 210 2 2 0 21 012130 130 30 30 0130 30 0130 0 30 3 8 3D Animation 10 1 0 13 3 0 0 13 2 3 1110 0 31 31 0 O 10 31 21 31 10 Summe 180 149 226 226 39 168 190 168 178 158 160 Nico Nebel A 54 Anlage 6 Vollst ndig ausgef llte Nutzwertanalyse Hu 3 Ei O 8 E 5 E o lalol 2 o cig ke mi ol ol sl 5 Si ce WE bag s 52 85282 8als 2 ls 5 2 3 5 2 38 S Nr Funktionalit t Gew EIS sin 5 lol l g s Ei S s 2a oi Si 5l ol oi 8 55 sp C Ei CC E A fa 5 5 G 9 8 9 O 8 d lt z z d ee E lt o Si SN oO D Ko D a D T m m 4 Schnittstellen 4 1 Import von CAD Dateien 25 lol lal2lolo 1 1 2 3 3 0 5 350 o o 3525 z 75 SolidWorks 4 2 Schnittstellen zu MS Office 25 0112 2127312 1 3 2 3101N251 50 150 150 175 50 25 75 50 75 4 3 Datenbanken 25 0 1 1 2 2 1 2 2 I12 1 21 2 21 0 125 50 50 50 50 b0 25 50 50 50 4 4 Export der Animationen in 25 E
22. 7 35 23 Drag and drop 2 spezielle Modellbaustei 4 x 3 3 5 3 18 12 ne f r Montageprozesse 3 eigene Bausteinkonstruk 2 7 e A A A 24 14 tion 4 unbeschr nkte Elemente 5 7 6 x 8 7 33 22 zahl und Dimension 5 Anwendungsschwerpunkt 1 5 6 2 x 5 19 13 Fertigungsplanung 6 Definition von Makros 3 7 6 3 5 x 24 16 150 100 Nico Nebel A 46 Anlage 5 Ergebnisse der Kriteriengewichtung Tabelle 3 Gewichtung der Unterkriterien Bedienung amp Benutzeroberfl che gt o Z x g X EE E T Die Ze o o V om 2 2c oe D 5 x o g 2 gt ES 30g cb g E o D ngc 0 Een D c EI ZS H 500 oc Q z 0 5 o E O ao Ri 2 Z 50M SE t 2 CO 58 SE S H S S Do in D Nr Funktionalit t 1 2 3 4 5 Si S S 1 graphische interaktive 5 5 5 7 21 21 Benutzerf hrung deutschsprachige Do 2 kumentation und Bedie 5 x 4 5 6 20 20 nung 3 Eingabemasken mit 6 6 e A 6 22 22 Letztwertspeicherung 4 Mehrfenstertechnik 5 5 6 x 4 20 20 5 inhaltssensitive Hilfe 3 4 4 6 x 17 17 100 100 Nico Nebel A47 Anlage 5 Ergebnisse der Kriteriengewichtung Tabelle 4 Gewichtung der Unterkriterien Berechnung amp Auswertung T 5 sl SE E 5 5 zE ZE 5 g 5 8393 2g z g 3 5 5 o E RS 5 S 5 T 58 SE 3 5 gt E S 3 D o o E u c lt 9 o ZS TE o E E E 52 og be E E T Gi ei oO E o S D E O KS N
23. Anschaffung des Programms sind mit 3 000 die G nstigsten im gesamten Vergleich Doch leider sind die Wartungskosten mit 5 700 Jahr mit Abstand die H chsten im Vergleich Die Kosten f r 2 Tage Schulung liegen mit 1 760 pro Mitarbeiter im Mittelfeld 6 Sonstiges Die Marktverbreitung des Produktes ist in Bezug Simulationsprogramme gr erer Hersteller vergleichsweise gering Die zur Verf gung gestellte Demoversion enthielt alle Funktionen und ist auf einem Testzeitraum von 2 Wochen beschr nkt Der Support ist ber Telefon E Mail und durch die r umliche N he auch pers nlich gegeben Anpassungsw nsche sind durch die Dualis GmbH realisierbar Ein kostenfreier Viewer f r erstellte Simulationsmodelle ist nicht vorhanden 7 Zusammenfassung Fazit Die vorliegende Demoversion taugt nicht zur vollst ndigen Programmbewertung Da das Simulationsprogramm auf jeden Kunden individuell abgestimmt wird existiert im Grunde nur ein Programmgerippe auf denen die einzelnen Ausf hrungen beruhen Alle relevanten Mo dellbausteine m ssen in Zusammenarbeit mit der Dualis GmbH erstellt werden da eigene Bausteindefinitionen nicht m glich sind Weiterhin m ssen die Funktionalit t die Dialogfens ter und die Auswerteoptionen speziell an die SITEC GmbH angepasst werden Als vorteilhaft erweist sich hierbei die geringe Entfernung zwischen beiden Seiten Der Vorteil in dieser L sung ist dass eine nur geringe Einarbeitungszeit in das Prog
24. Benutzer Modellbildung oberfl che Export der Suppart Animation in Schulungskosten Sab A R R m glichkeiten Hemener e Experimentier Videoformate Telefon E 5 1 technik verwaltun Mail Pers nlich und Dimension H Webbasiert Anwendungs inhaltssensitive Simulati schwerpunkt Hilfestellung en a Fertigungs w nsche dur Servicepartner planung m glich N Onlineanimation mn kostenloser Viewer Maktes vorhanden 2D Animation Abbildung 18 Kriterienhierarchie der NWA Ein Teil des Ergebnisses des paarweisen Vergleiches ist in Abbildung 19 dargestellt und als plausibel einzustufen Die Kosten sowie die montagegerechte Modellbildung sind sicherlich Nico Nebel 47 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware auch in Hinblick auf die Zielstellung die wichtigsten Kriterien zur Bewertung der zuk nftigen Software Auch die Rangfolge der weiteren Kriterien steht in keinem Widerspruch zum Einsatzgebiet des Programms In berpr fung ergibt die Summe der einzelnen Prozents tze jeweils 100 Alle Tabellen und Diagramme mit den Ergebnissen der Gewichtung sind in Anlage 5 enthalten Ergebnis der Kriteriengewichtung m Montagegerechte amp schnelle Modellbildung Bedienung amp Benutzeroberfl che Berechnung amp Auswertung Schnittstellen m Kosten m Sonstiges Abbildung 19 Gewichtung der Kriterien f r die Nutzwertanalyse 5 3 Grobauswahl Nachdem alle zu vergleichend
25. Dieser Versuchsplan stellt sicher dass die Parameter des Modells nicht wahllos abge ndert werden sondern einer Systematik unterliegen Um dabei den Einfluss verschiedener Parame ter auf die Zielgr en quantifizieren zu k nnen darf je Experiment nur ein Parameter ge n dert werden Der abge nderte Parameter und die erreichte Zielgr e jedes Experimentes sind zu dokumentieren sie dienen sp ter zur Analyse des Modells Die Experimentierreihen m s sen ebenfalls vorher mit dem Anwender abgestimmt werden um einen sinnvollen Versuchs plan zu erhalten Es muss dabei gekl rt werden welche Systemgr en parametrisiert und welche Werte ihnen zugewiesen werden k nnen ASIM S 19 Als Beispiel soll hier das Spritzgie en eines Kunststoffteiles betrachtet werden Die einzustel lende Temperatur ist technologisch vorausgesetzt und damit nicht parametrisierbar Die Aus h rtezeit hingegen kann variabel sein sollte jedoch nicht unter einen bestimmten Mindestwert fallen da hier das Kunststoffteil noch nicht vollst ndig ausgeh rtet ist Diese berlegungen k nnen jedoch nur getroffen werden wenn Modellierer und der f r den zu simulierenden Sachverhalt Verantwortliche in enger Zusammenarbeit das Modell gemeinsam erstellen Nico Nebel 11 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik 2 1 5 Simulationsergebnisse Der eigentliche Zweck einer Simulationsstudie ist ein Erkenntnisgewinn ber die Abl ufe und Funktionsweisen ei
26. Gesamtprozess relativ unscharf Unterst tzung der Besprechung und Dokumentation durch o 3D Volumenmodelle 2D CAD Zeichnungen o Ablaufdiagramme o Verbale Funktionsbeschreibung Methodik Sollzustand mit Simulation Konstruktion auf Grundlage des L sungs konzeptes und des Simulationsmodells Pr zisierung des vorhandenen Simulations modells Simulationsexperimente am detaillierten Simulationsmodell f hren zu gesicherten Prozessinformationen und fundiertem Ver gleich der Auswirkung verschiedener Kauf teile Unterst tzung der Besprechung und Doku mentation durch o animierte Simulationsmodelle o statistische Auswertungen von Simula tionsl ufen 2D CAD Zeichnungen 3D Volumenmodelle Ablaufdiagramme Verbale Funktionsbeschreibung 0000 A7 Anlage 2 Verfahrensanweisung f r den Projektablauf von Maschinen und Anlagen Nico Nebel A8 Anlage 2 Verfahrensanweisung f r den Projektablauf von Maschinen und Anlagen Ablaufdiagramm und Beschreibung Z Methodik Istzustand Methodik Sollzustand ohne Simulation mit Simulation 9 Hat der AG nderungsw nsche PL 10 Weiterbearbeitung nach VA 7 2 03 fp Siehe Anlage 3 Siehe Anlage 3 m m A Get Ae de De j 1 Regelm ige Projektbesprech pi Siehe Ablaufpunkt 8 Siehe Ablaufpunkt 8 ungen mit internen und externen UAN I zu PK Funktionen nderungen Schnittstellen Erg nzungen I Terminen l Dokumentation von Pr zisierungen und Erg
27. Parameter nderung andere Modellbausteine Verschiedene Ma nahmen werden kosteng nstiger und schneller verglichen R ckschl sse aus Ergebnisse der Simulationsexperimente ziehen Umsetzen der besten Variante an der realen Anlage A 10 Anlage 2 Verfahrensanweisung f r den Projektablauf von Maschinen und Anlagen Nico Nebel Ablaufdiagramm und Beschreibung 23 Leistungstest erforderlich 24 Durchf hren Leistungstest 25 Leistungstest bestanden 26 Einleitung von Ma nahmen 27 Kundenvorabnahme 28 Anlage i O 29 Einleitung von Ma nahmen Z PL PL PL PL PL PL PL Methodik Istzustand ohne Simulation Siehe Ablaufpunkt 22 Siehe Ablaufpunkt 22 Methodik Sollzustand mit Simulation Siehe Ablaufpunkt 22 Siehe Ablaufpunkt 22 Anlage 2 Verfahrensanweisung f r den Projektablauf von Maschinen und Anlagen Nico Nebel A 12 Anlage 2 Verfahrensanweisung f r den Projektablauf von Maschinen und Anlagen Nico Nebel Ablaufdiagramm und Beschreibung 30 Zusammenstellung der techn Dokumentation nach Dokumentationsrichtlinie 31 Pr fen der techn Dokumentation 32 Dokumentation i O 33 Dokumentation mit Lieferschein an Kunden schicken 34 Durchf hren Versand der Anlage 35 Inbetriebnahme beim AG 36 Endabnahme beim AG Erstellung Abnahmeprotokoll Kopie Abnahmeprotokoll an F Z PL PL PL PL PL Methodik Istzustand
28. Simulation der Anlage mit den verschiedenen Programmen Feinauswahl 11 Bewertung der Modell bildung und Simulation 12 Programm am besten geeignet f r SITEC GmbH 13 Ausscheiden der Software im Auswahlprozess 14 Empfehlung zum Kauf des Simulations programms Ergebnis Abbildung 16 Vorgehen zur Auswahl der Simulationssoftware Nico Nebel 40 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware 5 2 Vorbereitung 5 2 1 Beschreibung des Anforderungskatalogs In Vorbereitung auf den Vergleich verschiedener Programme werden zun chst die Anforde rungen an das Programm definiert Sie leiten sich gr tenteils aus dem definierten Sollzustand ab vgl Tabelle 1 Hier sind die Einsatzgebiete die Zielstellung von Simulation und die hierf r zust ndigen Personen beschrieben Diese Anforderungen wie z B montagegerechte Modellbildung oder eigene Bausteinkonstruktion sind einsatzspezifisch d h speziell auf den Anwendungszweck der SITEC GmbH zugeschnitten Neben diesen anwendungsspezifischen Anforderungen werden auch allgemeing ltige Kriterien an das Programm gestellt beispiels weise hoher Bedienkomfort und kosteng nstige Lizenzen Um die Anforderungen passgenau auf die Problematik Simulation von Montageanlagen abzustimmen wurde dieser Katalog in enger Zusammenarbeit mit dem Leiter der Montagean lagenplanung erstellt Somit flossen das Wissen des Simulationsanwenders und das des Anla genexperten zusammen D
29. Simulation die Ermittlung der notwendigen Passagiergates f r einen definierten Fluggastverkehr so ist die Eigenschaft welche L rmemissionen durch die Flugzeuge entste hen v llig irrelevant Wird hingegen mit der Simulation gepr ft welchen L rmbelastungen die Anwohner ausgesetzt werden so ist es notwendig die Eigenschaften der einzelnen Flug zeuge hinsichtlich ihrer L rmemission zu modellieren Die Herausforderung beim Modellieren ist es den richtigen Abstraktionsgrad zu finden Abbildung 7 Wird zu grob modelliert ist es fraglich inwieweit die gewonnenen Simulati onsergebnisse auf die Wirklichkeit bertragbar sind Wird hingegen die Modellierung zu detailliert durchgef hrt ist wom glich der Aufwand f r die Modellerstellung und die Simula tionsberechnungen nicht mehr angemessen Kuhn 98 S 3 fN Ek vc a 8 2 SE AE 4 PI g J i A A a Vd EN o vm N gf u f ZU aufwendige Modelle Schlechte und ungenaue Modellierung f hren oft zu Ineffektivit t f hrt zu unzureichenden Erkenntnissen Abbildung 7 M glicher Fehler beim Modellieren ASIM S 8 Neben dem Detaillierungsgrad ist auch der Umfang des Modells zu betrachten In der realen Welt bedingen verschiedene Systeme einander so ist z B die Fertigung von Maschinenbauer zeugnissen in einer Fertigungshalle von den Gegebenheiten in der Halle selbst aber ebenso von deren Umwelt abh ngig denn ohne Material Energie und Informationen von au er
30. Simulationsergebnisse zu bewerten Aufgrund der Komplexit t der Programme und der zu simulierenden Sachverhalte ist es un umg nglich ein Referenzmodell zu erstellen Anhand dieses Modells k nnen die Funktionali t ten der verschiedenen Programme detailliert verglichen werden Die Alltagstauglichkeit der zu favorisierenden Software soll im Rahmen einer Simulationsstudie mit diesem Referenz modell untersucht werden Mithilfe der Kontrolle der Ergebnisse dieser Simulations studie hinsichtlich der anfangs gestellten Anforderungen wird der Nutzen aus der Verwendung dieser Software zur Simulation f r die SITEC GmbH berpr ft und bewertet Ziel der Diplomarbeit ist die fundierte Empfehlung eines Simulationsprogramms deren Nachvollziehbarkeit sich sachlich objektiv darlegen l sst Es soll somit verhindert werden dass durch unzureichende Informationen und fehlendes Hintergrundwissen ber Simulation infolge falschen Absch tzens zuk nftiger Aufw nde beim Simulieren durch bersehen klei ner Anbieter am Markt oder ein falsches Anforderungsprofil an die Software eine Fehlent scheidung getroffen wird die sich erst nach l ngerer Anwendung bemerkbar macht und zu keiner optimalen Anwendung der Simulationssoftware f hrt Die Ergebnisse dieser Diplomarbeit beeinflussen im Wesentlichen die Entscheidung f r oder gegen ein spezielles Programm zur Ablaufsimulation Nur bei der Wahl des richtigen Werk zeuges ist sichergestellt dass die zuk nftige Arb
31. Stra e 3 5 63477 Maintal Website www emplant de 1 Montagegerechte amp schnelle Modellbildung Die Modellbildung mit Plant Simulation erfolgt ber Drag and drop Dabei werden vorgefer tigte oder selbst definierte Bausteine aus einer Bibliothek in das Layout gezogen und mitein ander verkn pft F r die Modellierung von Montageanlagen gibt es eine spezielle Bibliothek die allerdings im Standardumfang nicht enthalten ist Die Anzahl der Elemente ist unbe schr nkt Eine Besonderheit von Plant Simulation stellt die M glichkeit der Vererbung dar es k nnen Eltern Kind Vererbungen definiert werden somit ist der Modellierungsaufwand f r hierarchisch strukturierte Modelle vertretbar Die Bausteine selbst k nnen auch in hierar chisch strukturierter Form abgespeichert werden 2 Bedienung und Benutzeroberfl che Das Programm ist sofort intuitiv zu bedienen Die Benutzeroberfl che lehnt sich stark an das g ngige Windows Betriebssystem und dem MS Office System an Die komplette Benutzer f hrung sowie die Handb cher und Tutorials sind in deutscher Sprache verfasst Die intuitive Hilfestellung ist ohne Einschr nkungen gegeben Jeder eingetragene Wert wird automatisch beim n chsten Aufruf angezeigt Eine Vielzahl an Dialogfenster mit bersichtlicher Darstel lung erleichtert die Modellierung Die Mehrfenstertechnik ist ausbaubar denn es ist nur ein kleines Fenster gegeben um mehrere Fenster darin anzuordnen Man muss entwede
32. Verringerung der Aussagekraft f hren weil durch die detaillierte Modellierung von Nebenbedingungen die Gefahr besteht die Zielstellung der Simulation zu vernachl ssigen Abbildung 11 Aussagekraft hoch Genauigkeit Akzeptanz niedrig Modellkomplexit t Modellierungsaufwand zeit Abbildung 11 Einfluss der Abstrahierung eines Modells in Anlehnung an IBF Folgende Vorgehensweise zur Strukturierung des Simulationsmodells ist zu empfehlen in Anlehnung an VDI 3633 1 S 16 1 Abgrenzung des Systems zur Umwelt e Definition der Systemgrenzen e Festlegung der Schnittstellen zur Kommunikation e Festlegung der Schnittstellen f r den Materialfluss 2 Festlegung des strukturellen Modellaufbaus e Bestimmung der notwendigen Modellelemente e Festlegen der Elementeigenschaften Nico Nebel 21 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik e hierarchische Strukturierung der Modellelemente e Verbindung der in Beziehung stehenden Modellelemente 3 Definition der Ablaufstruktur e Festlegung welche Abl ufe im Modell stattfinden e Ablaufstrukturierung e Einf gen der Ablauflogik und der Restriktionen in das Modell 2 4 6 Implementierung Implementieren bedeutet das erstellte Simulationsmodell mit all seinen Strukturen in die Simulationssoftware einzubringen um daraus ein experimentierf higes Software Simulations modell zu erhalten Der Gro teil der Arbeit liegt hier beim Simulationsexperten Die
33. alle konstruktiven Details der Anlage berblicken Er nutzt deswegen Simulation zur Verbes serung der Kommunikation in der Firma und mit dem Kunden Die Einf hrung der Simulation in das Unternehmen bedarf finanzieller und organisatorischer Aufw nde Mit der Auswahl eines geeigneten Simulationsprogramms sollen die Kosten f r Programmlizenz und Erstellung der Simulationsstudien m glichst niedrig gehalten werden Anschaffungskosten von ca 20 000 bis 30 000 f r eine Lizenz stellen hierbei auch keine au ergew hnlich hohe Investitionssumme dar Im organisatorischen Bereich stellt die Einf h rung der Simulation in die Unternehmensprozesse den gr eren Teil der Aufwendungen dar Neben dem Verst ndnis des Simulationsprogramms ist ein umfangreiches Wissen im Ge samtumgang mit der Methodik der Simulation notwendig Erfolgversprechende Simulations ergebnisse in vertretbaren Zeitr umen sind nur dann zu erwarten wenn von erfahrener Seite aus erste Studien durchgef hrt werden Die in das Tagesgesch ft voll eingebundenen Kon strukteure und Projektleiter k nnen mit dieser Aufgabe schnell berfordert werden Dies kann zu einer negativen Grundhaltung zur Simulation im Unternehmen infolge inkorrekter Simula tionsstudien und den daraus unbefriedigenden Ergebnissen f hren Diese beschriebenen Zust ndigkeiten sowie die in den vorherigen Abs tzen beschriebenen Methoden sind in den Anlagen 1 bis 3 in Form von Ablaufdiagrammen dargestellt
34. angepasst werden Sie wird vorwiegend bei allgemein bekannten Simulationsproblematiken angewandt die zum Teil durch ihren Wiederholungscharakter gekennzeichnet sind wie z B in der Logistik Produktion Montage Nico Nebel 22 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik 2 4 7 Validierung Die Validierung dient zur berpr fung des Modells Es wird getestet ob das Modell die zu beschreibende Wirklichkeit hinreichend genau abbildet Die im Modell vorhandenen Vorg n ge werden darauf gepr ft ob sie logisch richtig und realistisch ablaufen Dazu werden erste Simulationsl ufe durchgef hrt und ausgewertet ohne dabei systematische Ergebnisreihen zu dokumentieren ASIM S 19 Die erzielten Ergebnisse m ssen dann vom Anwender ausgewertet und auf Plausibilit t berpr ft werden Dazu kann bei bestehenden Systemen auf Ist Daten zur ckgegriffen werden bei neuen Anlagen hingegen wird eine ent sprechende Qualifikation des Anwenders vorausgesetzt VDI3633 1 S 20 Weiterhin hilfreich f r die Validierung ist die Animation Das Modell muss nicht unbedingt in der finalen Animation dargestellt werden aber diese muss ausreichend sein um die Aktivit ten des Systems beurteilen zu k nnen Mithilfe dieser Animation k nnen schnell erste grobe Fehler entdeckt werden Kelt 07 S 546 2 4 3 Experimentieren Simulation liefert von sich aus keine optimale L sung f r das aufgestellte Zielsystem Daher sind verschiedene Simula
35. den Simulationslauf als Ganzes Vorteilhaft bei einer Onlinedarstellung ist das Vorhandensein aktueller Systemzust nde So kann z B bei einem sich abzeichnenden uner w nschten Verhalten die Simulation abgebrochen werden um das Modell zu ndern Ein Warten bis zum Ende der Simulation er brigt sich Werden hingegen fundierte statistische Analysen f r die Bewertung eines Systems ben tigt empfiehlt sich die detailliertere Offli neauswertung Hierbei werden die Daten im Hintergrund best ndig ber den Simulationslauf gesammelt und k nnen anschlie end dargestellt und weiter aufbereitet werden VDI 3633 3 S 18 Die Datenmengen die bei einer Offlineauswertung anfallen sind meist enorm Einige Syste me sammeln dabei alle Daten egal ob sie f r die Auswertung von Bedeutung sind oder nicht Daher m ssen in einem ersten Schritt s mtliche unwichtige Daten aus der Aufzeichnung entfernt werden Die brigen Datens tze liegen h ufig in einer f r den Anwender nicht ver st ndlichen oder gebrauchsf higen Form vor VDI3633 3 S 9 Beispielsweise ordnet das System fehlerhafte Teile nach der Zeit der Entstehung den Anwender interessiert aber wie viele Teile von welcher Sorte fehlerhaft sind Hier m ssen die Daten exportiert und in einem Tabellenkalkulationsprogramm aufbereitet werden Die meisten Programme bieten hierf r Nico Nebel 24 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik entsprechende Schnittstellen Die Weiterver
36. ist auch m glich Aufgezeichnete Animationen im 2D oder 3D Format k nnen in das g ngige Videoformat avi exportiert werden 5 Kosten Das Programm kostet in der Anschaffung 18 500 und in der j hrlichen Wartung 2 775 Die Schulungskosten f r Individualschulungen in der SITEC GmbH beinhalten 5 Tage Schu lung und kosten 5 500 zzgl bernachtungskosten Es gibt zudem eine Runtimeversion f r 6 990 und 1 400 a f r Wartung Die Schulungen dauern hierbei nur 3 Tage und kosten 3 300 im eigenem Haus Das Programm l uft auf jedem modernen PC 6 Sonstiges Enterprise Dynamics ist ein weit verbreitetes Simulationsprogramm Eine kostenfreie Demo version ist verf gbar die im Funktionsumfang uneingeschr nkt und zeitlich unbegrenzt ge nutzt werden kann Jedoch ist die Anzahl der Elemente beschr nkt In Deutschland gibt es zwei Vertriebs und Service Partner die Indusim GmbH und die Incontrol GmbH 7 Zusammenfassung Fazit Enterprise Dynamics ist eine sehr vielseitige Plattform f r verschiedenste Simulationsstudien Dennoch ist es relativ einfach zu bedienen Die Preise sind liegen im Mittelfeld der getesteten Programme E D ist durch seine Vielf ltigkeit weit verbreitet Nico Nebel A 37 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme Programmname Tecnomatix Plant Simulation Version 7 6 1 2006 Hersteller UGS Corporation Vertrieb in Deutschland SimPlan AG Edmund Seng
37. ist kein Ersatz f r die Planung Sie kann genutzt wer den um das Erreichen der einzelnen zum Teil gegenl ufigen Teilziele wie Bestandsminimie rung und Auslastungsmaximierung zu unterst tzen und zu berpr fen um anschlie end die optimale Kombination der Teilziele f r das Erreichen der Wirtschaftlichkeitsmaximierung bestimmen zu k nnen Klassische F lle sind hierbei eine Simulation der Maschinenauslas tung der Verf gbarkeit oder der Durchlaufzeiten bestimmter Produkte VRES Durchlaufzeitminimierung Wirtschaftlichkeitsmaximierung Gi Anlagekosten AUS Lagerhaltungskosten Bestands lastungs RR Vi pk Kapitalbindung 4 mini 1 i mierung Terminverzugskosten mierung Lieferzeiten 4 Lieferbereitschaft 1 R stkosten Gi Terminabweichungsminimierung Abbildung 8 Allgemeines Zielsystem der Produktion VDI 3633 1 S 6 Simulation bietet dabei L sungen zum Erreichen folgender allgemeiner Ziele Kuhn 98 S 7 IPA e Erkennen der Auswirkungen verschiedener Parameter auf das Zielsystem Sensitivi t tsanalyse e Minimieren von Risiken bei der Dimensionierung von Maschinen Anlagen und Fabriken z B ber oder Unterdimensionierung von Pufferpl tzen Kapazit tsauslas tungen von Maschinen e Aussagen ber das dynamische Verhalten Ablaufverhalten von Systemen e Fundierte Erkenntnisse ber die Einhaltung der Pflichten aus dem Lastenheft e Aufz
38. kein klassisches Simulationsprogramm sondern eher ein Projektwerkzeug zur Dimensionierung von Montage anlagen Nico Nebel A 35 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme Programmname Enterprise Dynamics Version 7 1 2006 Hersteller Incontrol Simulation Software B V Vertrieb in Deutschland INCONTROL Enterprise Dynamics Gustav Stresemann Ring 1 D 65189 Wiesbaden Website www enterprisedynamics com 1 Montagegerechte amp schnelle Modellbildung Die Modellierung erfolgt einfach ber Drag and drop Es werden aus einer bestehenden Bib liothek sogenannte Atome in das Layoutfenster gezogen und beliebig angeordnet Es k nnen selbst Atome definiert und hierarchisch strukturiert abgespeichert werden Bei komplexeren Zusammenh ngen wird die 4D Scriptsprache eingesetzt Die Anzahl der Elemente ist belie big Enterprise Dynamics ist eine offene Plattform f r Simulationen es k nnen Montagepro zesse genauso wie der Strom von Flugg sten an einem Terminal simuliert werden Spezielle Bausteine f r die Montage sind nicht vorhanden 2 Bedienung amp Benutzeroberfl che Die Bedienung von E D ist einfach und intuitiv zu handhaben Die Men leiste ist bersicht lich strukturiert und die wichtigsten Befehle sind in der Symbolleiste zu finden Die Mehr fenstertechnik ist gut gel st und es lassen sich individuell Fenster dazu oder abschalten Die Bedienoberfl che und die gesamte Hilfe
39. optisch berpr ft Modul 3 1 Der Montageprozess ist im Modul 3 1 noch nicht beendet die reale Anlage besteht daher aus weiteren Modulen mit hnlichen Pro zessen Im Rahmen der Feinauswahl werden nur die hier beschriebenen Module modelliert um den Aufwand in Grenzen zu halten Die im Modell zugrunde liegenden Prozess R st St r und Reparaturzeiten stammen aus der realen Anlage Hierf r sind die Datens tze der automatischen Maschinendatenerfassung ber einen Zeitraum von neun Tagen aufbereitet und ausgewertet worden Zum besseren Verst ndnis sind in Anlage 7 das Layout der Referenzan lage eine Modelldarstellung die gesamten Prozesszeiten eine verbale Beschreibung der Ablaufprozesse sowie die MTBF und MTTR Berechnungen hinterlegt 7 Mean Time Between Failures 8 Mean Time To Recover Nico Nebel 53 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware 5 4 2 Modellierung der Referenzanlage mit der Software 3D Create 5 4 2 1 Vorgehensweise Mithilfe einer voll funktionsf higen 30 Tage Demoversion des Programms wurde versucht das Referenzmodell in das Programm zu implementieren Dieser Versuch scheiterte an der Programmierung der Logik f r die Steuerung des Rundtaktisches und anderen komplexen Elementen z B Puffer Greifer Es ist ohne Vorkenntnisse nicht m glich gewesen sich mit Hilfe von Tutorials und Hilfedokumenten die Programmiersprache in einem vertretbaren Zeitaufwand selbstst ndig zu erarbeiten
40. und Realisierungsphase eingesetzt werden um die folgenden zwei Aufgaben zu erf llen Erstens soll die Simulation eine Validierung der eige nen Anlagenkonzepte in den verschiedenen Projektphasen erm glichen d h Anlagenkenn werte die aus dem Lastenheft des Auftraggebers hervorgehen wie z B Taktzeit und Verf g barkeit m ssen mithilfe der Simulation fundiert und reproduzierbar ermittelt werden k nnen Zweitens soll Simulation helfen die Kommunikation zwischen den Kunden und der SITEC GmbH sowie zwischen unterschiedlichen firmeninternen Abteilungen zu verbessern Schlie lich sind die mehrstufigen abh ngigen Montageprozesse in ihrer Gesamtheit nur schwer Au enstehenden zu vermitteln Hierf r wurden zun chst die Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik in Kapi tel 2 er rtert In diesem Rahmen wurden die Definition die Motivation f r den Einsatz und die Anwendungsgebiete f r Simulation beschrieben Der Absatz 2 4 gibt ausf hrliche Infor mationen ber das Vorgehen f r die Durchf hrung von Simulationsstudien Die Gegen ber stellung des Nutzens und des Aufwands sowie das Aufzeigen der Grenzen und Alternativen von Simulation runden dieses Kapitel ab Die Analyse des Istzustandes Kapitel 3 ergab dass die Simulation vorwiegend im Ge sch ftsfeld der Montageanlagen Anwendung findet weil hier die Komplexit t der ablaufen den Prozesse besonders hoch ist und mit den zuk nftigen Projekten weiter steigen wird Da in de
41. und Schwachstellen im Voraus Verf gbarkeit usw Steigerung der Planungssicherheit sowie Verbesserung der internen und externen Kommunikation Verbesserung der Ange Verbesserung der internen botspr sentation beim Pr sentation verschiedener Kunden Anlagenkonzepte Teilziele Teilziele Kommuni Gesamitziel Anlagenvalidierung kationsverbesserung Nico Nebel 34 Kapitel 4 Beschreibung des Sollzustandes in der Firma Die Motivation zur Erreichung dieser definierten Ziele liegt darin dass die SITEC GmbH ihre Zuverl ssigkeit erh hen und ihre Kosten senken will Teilziele Anlagenvalidierung Dem Kunden m chte sie ihre Kompetenzen aufzeigen und sein gewonnenes Vertrauen weiter steigern Teilziele Kommunikationsverbesserung Der Anlagenbau ist ein Sondermaschinen bau er basiert auf einer engen Zusammenarbeit zwischen Kunden und Lieferanten Als ent scheidendes Kriterium neben dem Preis einer Anlage ist das Vertrauen in den Lieferanten und seiner Produkte ausschlaggebend f r die Vergabe von Auftr gen Dieses Vertrauen muss errungen werden da der Kunde anders als bei Katalogware das Produkt erst nach der Auf tragsvergabe und m glichen Anzahlungen testen und bewerten kann Hier liegt das Ziel der verbesserten Kundenkommunikation begr ndet denn nur wenn der Kunde die Funk tionsweise und die Abl ufe der angebotenen Anlage vollst ndig versteht gewinnt er Vertrau en in dieses Produkt u
42. 2 5 NUTZEN UND AUFWAND VON SIMULATION 2 6 GRENZEN DER SIMULATION 2 7 ALTERNATIVEN ZU SIMULATION 3 ANALYSE DES ISTZUSTANDES DER FIRMA 3 1 AUSGANGSPUNKT F R DIE UNTERSUCHUNG 3 2 ANWENDUNGSGEBIETE F R ABLAUFSIMULATION IN DER SITEC GMBH 3 2 1 GESCH FTSFELDER DER SITEC GMBH 3 2 2 ANWENDUNG IN DER ANGEBOTSPHASE 3 2 3 ANWENDUNG IN DER REALISIERUNGSPHASE 3 2 4 ANWENDUNG BEI NDERUNGSW NSCHEN 3 2 5 ZUSAMMENFASSUNG 4 BESCHREIBUNG DES SOLLZUSTANDES IN DER FIRMA 4 1 ZIELE UND MOTIVATION DES SIMULATIONSEINSATZES 4 2 EINSATZGEBIETE METHODEN UND EFFEKTE DURCH DEN EINSATZ VON SIMULATION 4 3 ZUST NDIGKEITEN amp AUFW NDE 5 METHODIK ZUR AUSWAHL DER SIMULATIONSSOFTWARE 5 1 BERBLICK ZUR AUSWAHL EINER SIMULATIONSSOFTWARE 5 2 VORBEREITUNG 5 2 1 BESCHREIBUNG DES ANFORDERUNGSKATALOGS 5 2 2 MOTIVATION F R DIE AUSWAHL EINIGER ANFORDERUNGEN 5 2 3 LISTE DER ZU VERGLEICHENDEN SIMULATIONSTOOLS 5 2 4 METHODIK DER INFORMATIONSBESCHAFFUNG UND BEURTEILUNG 5 2 5 KLASSIFIZIERUNG DER ANFORDERUNG GEWICHTUNG DER KRITERIEN 5 3 GROBAUSWAHL Nico Nebel 21 22 23 23 24 25 26 28 29 30 30 30 30 31 32 32 33 34 34 35 37 39 39 41 41 42 44 45 46 48 M Inhaltsverzeichnis 5 4 FEINAUSWAHL 5 4 1 5 4 2 5 4 3 5 4 4 5 4 5 5 4 6 5 4 7 6 EMPFEHLUNGEN ZUR EINF HRUNG VON SIMULATION INS UNTERNEHMEN IN AUSWAHL DER REFERENZANLAGE MODELLIERU MODELLIERU MODELLIERU MODELLIERU MODELLIERU
43. A 61 Anhang A7 Beschreibung der Referenzanlage Hei BET a 7 a i g A WI 1 Gemeen 1 CH ETITI CED ELL e Zei B m SCH MODUL 1 Nico Nebel Layout f r Beispiel zu Montageanlagen Cl SITE Industrietechnologie GmbH MODUL 2 MODUL 3 1 A 62 Anhang A7 Beschreibung der Referenzanlage Layout f r Beispiel zu Montageanlagen c SITEC Industrietechnologie GmbH MODUL 1 MODUL 2 MODUL 3 1 Nico Nebel A 63 Anhang A7 Beschreibung der Referenzanlage Tabelle 1 Prozesszeiten der Referenzanlage Modul Station Beschreibung Mittlere Bearbeitungszeit Streuung 1 1 1 Geh use von Palette in Werkst ckaufnahme legen 3 75 0 07 1 2 1 Einlegeteil von Palette in Werkst ckaufnahme legen 5 25 0 61 1 2 2 Vorbehandeln 6 2 0 03 1 2 3 bergabe Einlegeteil 5 71 0 67 1 2 4 Einlegeteil in Geh use einlegen 3 92 0 33 1 3 Einlegeteil mit Geh use verschwei en 5 03 0 05 1 4 verschwei te Baugruppe an Modul 2 bergeben 5 87 0 11 2 2 1 Baugruppe bernehmen Lesen DMC 5 08 0 09 2 2 Zuf hrung Dichtring 5 42 0 04 2 3 Nachpressen Dichtring 3 33 0 05 2 4 Dichtring an Baugruppe heften 5 96 0 05 2 5 Dichtring mit Baugruppe verschwei en 3 81 0 03 2 6 Baugruppe an Modul 3 1 bergeben 5 13 0 76 3 1 3 1 1 bernahme von Modul 2 4 06 0 05 3 1 2 Baugruppe in Werkst ckaufnahme dr cken 3 05 0 08 3 1 3 Ringlage vermesse
44. A2 Anlage 1 Verfahrensanweisung f r die Angebotsbearbeitung von Anlagen Ablaufdiagramm und Beschreibung Z 10 Analyse der Anfrage auf AB ausreichende Informationen 11 Vom Kunden ausreichende S AB Informationen vorhanden 12 Erg nzung der Informationen AB mit Anfragendem 13 Erarbeitung eines tech nischen L sungskonzeptes und edes Leistungsumfanges Res 14 Einberufung des KA notwen V dig EI Beratung des techn L IIV in im KA 16 Aufgabe realisierbar AB 17 Absage an Kunden V Methodik Istzustand ohne Simulation statische Betrachtung des Ablaufs Taktzeitberechnung ohne Ber cksich tigung von Streuungen der Zeiten Ermittlung anlagenspezifischer Kennzahlen mit Hilfe von Erfahrungs werten Kennzahlen der Anlage k nnen teilweise nur abgesch tzt werden Keine fundierte Validierung des Konzeptes m glich Diskussionsgrundlage ist das erarbei tete L sungskonzept Unterst tzung der Beratung durch o 3D Volumenmodelle o 2D CAD Zeichnungen o verbale Funktionsbe schreibung in Textform o Ablaufdiagramme Methodik Sollzustand mit Simulation Taktzeitermittlung unter Ber cksich tigung der Verteilungszeitmodelle Dynamisches Betrachten des Teileflus ses Pufferdimensionierung m glich Ermittlung der Anlagenverf gbarkeit durch Simulation von St rungen Ermittlung der Kennzahlen einer Anlage aufgrund von Simulationsl ufen Durchf hrung eines gesicherten Varian tenvergleichs Fundie
45. Angebot gt l en es Angebotes an JAB bergabe der Dokumente Vorf hrung der Anlage in Form einer E SE ee Se o Angebot animierten Simulation eventuell 3D fo o _CAD Entw rfe torealistische Darstellung aa n KB o Verbale Funktionsbe Besseres Verst ndnis beim Kunden 1x An a a AB schreibung durch Vorlage eines greifbaren Anla 7 LE V o Ablaufdiagramme genmodells Uberzeugendere Argumentation durch gesicherte Simulationsergebnisse m g 29 Angebotsverfolgung AB lich V bergabe der Dokumente o Angebot o CAD Entw rfe 30 Alle Belange gekl rt alle AB o Verbale Funktionsbe Informationen vorhanden V schreibung o Ablaufdiagramme 31 Belange kl ren mit Auftrag geber AB 32 Neues Angebot an Kunden sinnvoll 33 Auftrag kommt zustande 34 Weiterbearbeitung nach VA 7 2 02 in Anlehnung an SITE5 Nico Nebel A5 Anlage 2 Verfahrensanweisung f r den Projektablauf von Maschinen und Anlagen Anlage 2 Verfahrensanweisung f r den Projektablauf von Maschinen und Anlagen Legende Kennzeichnung Methodik Einsatz von Simulation mit technischem Hintergrund Vali dierung Anlagenkonzepte Einsatz von Simulation mit kommunikativem Hintergrund Pr sentation Kunden berzeu gung Start Ende Bearbeiten Schriftst ck 1 O Entscheidung Nico Nebel Pr fen Nacharbeit bergangsstelle Flu linie Abk rzungsverzeichnis UAN PK PED QS LM Mo Zust ndig
46. Benutzer 24 2 3 2 2 2 l 3 2 21 288 l2a2 22I 22 gt 21 21 63 42 2 2 deutschsprachige 20 I l a l2 l 2 4aJ 1 414120 20 so A0 20 Ao 20 20 20 20 20 Dokumentation und Bedienung Nico Nebel A 53 Anlage 6 Vollst ndig ausgef llte Nutzwertanalyse 8 8 S E S E Kl lalol 2 o e L ke w ol ol 5 ce WE Kg ss 235223 32062 5 2 23 23 3 5 3 3 3 8 2 Nr Funktionalit t Gew el E F Elei ol ZS Z olol g O E D S e D gt amp ol L lo SI o 2 9 iis 5 5 SI 9 o Ri a lt Srg FEBE ES Tg S EISE a z a 2 ul ul aa Eingabemasken mit Letzt 2 l l2alal2a l2a l2 2 2 2 2 12122 44 44a Al A4 las 44 aa aa las a wertspeicherung 2 4 Mehrfenstertechnik 20 1 2 1 2 1 1 I2 2 21 2 11 20 140 20 40 20 20 40 AO 40 40 20 2 5 inhaltssensitive Hilfe 17 1 1 3 2 0 0 20 2 2 31 17 147 51 34 0 0 34 0 34 34 51 Summe 100 163 238 200 126 146 159 125 201 180 177 3 Berechnung amp Auswertung 3 1 Statistische Standardauswertung 43 2 2 s 2 s3 2 2 2 2 26 13 2640 26 a0 26 26 13 26 26 aller Modellelemente 3 2 benutzerdefinierte Auswertung 10 2 1 9 o ER o 9 o 10 ER 20 8 o 90 20 9 vu 9 10 ohne Programmierkentnisse 3 3 Ergebnisdarstellungsformen 13 21 12 3 1 2 2 2 2 2 21
47. Doku 1 22 2 2 2 3 2 2 2 31 2 36 36 36 36 36 54 36 36 36 54 36 mentation Tutorials Anpassungsw nsche 6 5 durch Servicepartner 19 gu 1 EM 1 KM 2 wu 1 wu 2 19 19 19 19 19 58 19 19 19 39 19 m glich 6 6 kostenloser Viewer 15 10 1 3 010 0 210 0 3 0 0 15 44 0 0 0 29 0 0 44 0 Summe 148 105 211 151 103 208 181 126 164 245 151 et e e e e e N e et G t gt x 82 5 82 TIS 2 Fom a lt G H o G E Bewertung 0 schlecht 1 mittelwertig 2 gut 3 sehr gut Nico Nebel A 56 Anlage 7 Beschreibung der Referenzanlage Anlage 7 Beschreibung der Referenzanlage 1 Aufbau und Wirkungsweise der Montage und Pr fanlage In dieser Montageanlage werden drei Teile Geh use Einlegeteil Dichtring miteinander verbunden Das Einlegeteil muss vor der Montage vorbehandelt werden Danach wird das Einlegeteil in das Geh use eingelegt und auf einer Seite verschwei t auf der anderen Seite wird zwischen Geh use und Einlegeteil ein Dichtring eingelegt Der Dichtring wird ebenfalls mit Geh use und Einlegeteil verschwei t Zum Schluss wird die Ringlage in der Baugruppe vermessen 2 Simulationsziele Validierung des Anlagenkonzeptes o Empirische Taktzeitermittlung mit Hilfe von Simulation o Durchlaufzeitermittlung o Dimensionierung von Pufferpl tzen o Auswirkung von St rungen auf den Durchsatz pro Schicht o Auswirkungen der Schwankungen der Zeiten Verbesserung der Kommunikation zwischen Kunden und Lieferant o Anim
48. Experimentation Tools Display Search Window Help DEU8 385428 R Bor oeb BA Baam DI Ie sal ec t sa ee Ween Smzcr eer gees ef ebe s r pa wb esmso WS Bausteinbibliothek BEZ reien ees View Modes Ka O Library II 1 BASIC MODELING II 2 AVAILABILITY II 3 CONVEYORS II 4 TRANSPORT II 5 STORAGE II 6 OPERATORS Zei 7 OPERATIONS II 8 FLOW CONTROL II 9 DATA 10 EXPERIMENTATION 11 RESULTS II 12 TOOLS II 13 VISUALIZATION DI 14 VIRTUAL REALITY Zei 15 SYSTEM II 16 AUTOLOADED HH HH HH HEHE orld 11 47 15 33 Scale 15 00 Run Control 7 Were u gt m ul ellzwe Cortal sl IS Abbildung 30 Benutzeroberfl che von Enterprise Dynamics Im ersten Schritt werden die notwendigen Modellbausteine angelegt Die Modellierung wird hier durch einen sogenannten Atom Editor unterst tzt Abbildung 31 Er stellt verschie dene Dialogfenster Eingabemasken und Entscheidungstabellen zur Verf gung mit denen die Logik und das Aussehen der Bausteine definiert werden k nnen Die Einzelschritte an sich unterscheiden sich nicht wesentlich von denen des 3D Create Zuerst wird das Symbol oder die Grafik f r den Baustein definiert anschlie end die Ablauf logik in Form der internen Programmsprache 4D Script Nachdem die Logik implementiert wurde wird die Benutzeroberfl che GUT d
49. Forderung nach montagegerechter Modellbil dung der Erweiterbarkeit um einen Experimentiermodul sowie verschiedenen Unterpunkten der Simulationsauswertung Im Nachfolgenden wird die Auswahl der wichtigsten Kriterien begr ndet Nico Nebel 42 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware Kommunikation Es muss die M glichkeit gegeben sein vorhandene Prim rdaten in das Simulationsprogramm automatisiert implementieren zu k nnen Die Werte f r Prozesszeiten beispielsweise liegen in MS Excel Tabellen vor eine Kommunikation mit diesem Format ist daher wichtig Die Kon struktionsabteilung arbeitet ausschlie lich mit dem Programm SolidWorks weshalb die Schnittstelle zum Importieren von Volumenmodellen aus diesem Programm ein weiteres Kriterium zur Bewertung darstellt Montagegerechte Modellbildung Das Grundger st f r eine Montageanlage der SITEC GmbH bildet das VARIOMODUL Dies bedeutet dass die meisten Montageanlagen modular aufgebaut sind und dass das Grund gestell je nach Verwendungszweck mit unterschiedlichen Technologien und Handlings gt komponenten ausgestattet werden kann Abbildung e P VARIOMODUL mit VARIOMODUL mit VARIOMODUL mit Werkst cktr ger Banddurchlauf Robotermodul Synchron System Abbildung 17 Systembaukasten VARIOMODUL in verschiedenen Varianten Fels 04 S 24 26 Der modulare Aufbau dieser Montageanlagen muss im Simulationsprogramm ber cksichtigt
50. Imple mentierung kann grunds tzlich auf zwei unterschiedliche Arten erfolgen Zum einen k nnen Modelle mithilfe von speziellen Simulationsprogrammiersprachen model liert werden Dies gew hrleistet eine hohe Flexibilit t hinsichtlich der Modellgestaltung aber auch h here Aufw nde beim wiederholten Erstellen dieser Modelle Aufgrund der speziellen Problematik der Programmiersprachen kann diese Methode nur von Simulationsexperten durchgef hrt werden Die zweite M glichkeit f r die Implementierung von Simulationsmodellen ist ein bausteinori entiertes Simulationsprogramm Hier ist eine Palette an Modellelementen schon vorgefertigt und in einer Bausteinbibliothek abgespeichert Der Programmbenutzer kann nun das Modell mithilfe von Dialogfenstern implementieren indem er die Parameter der Standardbausteine an sein Simulationsmodell anpasst Zus tzlich ist es in manchen Programmen m glich h ufig verwendete Modellelemente selbst als Bibliotheksbaustein abzuspeichern Bei komplexen Problemstellungen kann aber auch hier nicht auf die Programmiersprache verzichtet werden Die meisten Programme bieten daher eine Mischform aus bausteinorientiertem und program miersprachenorientiertem Modellieren an Somit besteht auch f r den Nichtsimulationsexper ten die M glichkeit der Implementierung von Modellen in die Software Diese Methode bietet zudem den Vorteil der schnellen Modellierung da die Elemente meist nur per Drag and drop im Layout angeordnet und
51. N o 3 ER o 9 o 3 EN o 75 E vu fl vu 9 EM 75 g ngige Videoformate Summe 50 75 200 225 100 125 125 75 250 250 275 Kosten 5 1 Lizenzkosten 25 2 3 0 2 3 2 1 2 3 2 150 75 0 50 0175150 25 50 75 50 5 2 Systemvorraussetzungen a Eu Eu 9 Eu Eu wu EEE Er Er Hardware amp BS 5 3 Schulungskosten 20 im 2 RR 1 13 313 1 11 3 20 140 20 20 0 60 60 60 20 20 60 5 4 Updatekosten 33 INN NN EA NN NN A ENEE 016733 33 0 33 10 33 167 0 Summe 113 225 97 147 200 208 128 147 205 153 Es konnten keine Informationen f r die Bewertung dieser Felder ermittelt werden Nico Nebel A55 Anlage 6 Vollst ndig ausgef llte Nutzwertanalyse N Wa gt k S E S E ke lalol 25 e L ke oO E D D c ES BN Slei l usi lele ei isal 2 2 1 8 5 5 z Ei fi Nr Funktionalit t Gew 5 a lsla 2 3 gt 26 D E 7 a D z 5 v O 5 5 S s 2 s sc 2 IT lt 5 5 E CG ECH l f j I lt e E Eio ag lt fe E G Ca i al 8 a a w UI 6 Sonstiges i JEE s a a lal2 07 2 12 2 a ue Em ECH 1 ECH gt EEN ECH Marktpr senz 6 2 Weiterentwicklung 19 EE 1 Eo 2 EE 2 Eo 2 Ea 2 EJ 39 19 39 39 19 39 39 39 39 39 39 6 3 Demoversion verf gbar 13 13 0 21 2 1 212 0 3 3 2 38 0 25 25 13 25 25 0 38 38 25 Support E Mail Tele 6 4 fon Pers nlich
52. Nebel ASIM Arbeitsgemeinschaft Simulation Leitfaden f r Simulationsbenutzer in Produktion und Logistik URL lt http www simulation fraunhofer de fhg Images Handlungsanleitung Simulation_tcm351 81913 pdf gt Verf gbar am 13 August 2007 Hoya Lens Simulation der Gl serproduktion mit SpeedSim Vortrag zum Dualis Anwenderforum Dresden Hoya Lens Deutschland GmbH 26 April 2007 Felsch Thomas Systematisierung und Weiterentwicklung eines modularen Baukastens f r Montagesysteme 2004 Mittweida Hochschule Mittweida FH Diplomarbeit 2004 Schraft Rolf Dieter Westk mper Engelbert Simulation in Produktion und Logistik URL lt http www ipa fraunhofer de Arbeitsgebiete digitalefabrik sim 300_223 20 Simulation pdf gt Verf gbar am 13 August 2007 Institut f r Seeverkehrswirtschaft und Logistik Simulation und Optimie rung betrieblicher Abl ufe URL lt http www isl org products_services simulation index php lang de Freie_D ownloads gt Verf gbar am 13 August 2007 Kelton David Sadowski Randall P Sturrock David Simulation with Arena 4 Aufl New York McGraw Hill Companies 2007 Kuhn Axel Hrsg Schmidt Ulrich Angewandte Simulationstechnik f r Produktion und Logistik 1 Aufl Dortmund Verl Praxiswissen 1997 Kuhn Axel Rabe Markus Hrsg Simulation in Produktion und Logistik Fallbeispielsammlung 1 Aufl Berlin Heidelberg New York Springer Ve
53. Nebel Nico Ablaufsimulation von komplexen Montageprozessen in modularen Montagesystemen DIPLOMARBEIT HOCHSCHULE MITTWEIDA FH UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES Fachbereich Maschinenbau Feinwerktechnik Chemnitz 2007 Nebel Nico Ablaufsimulation von komplexen Montageprozessen in modularen Montagesystemen eingereicht als DIPLOMARBEIT an der HOCHSCHULE MITTWEIDA FH UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES Fachbereich Maschinenbau Feinwerktechnik Chemnitz 2007 Erstpr fer Prof Dr Ing Leif Goldhahn Zweitpr fer Dr Ing Dieter Fischer Dr Ing Ulrich Rad nz vorgelegte Arbeit wurde verteidigt am Bibliographische Beschreibung und Referat Bibliographische Beschreibung Nebel Nico Ablaufsimulation von komplexen Montageprozessen in modularen Montagesystemen 2007 81 S 39 Abb 8 Tab 28 Lit 8 Anl Mittweida Hochschule Mittweida FH Fachbereich Maschinenbau Feinwerktechnik Diplomarbeit 2007 Referat Ziel der Diplomarbeit ist die Auswahl einer Software zur Simulation von komplexen modula ren Montageprozessen Diese Simulationssoftware soll in der Planungs Realisierungs und Anlaufphase der Montageanlagen die Planungssicherheit erh hen und die Kommunikations m glichkeiten verbessern Die vorliegende Arbeit erl utert zun chst die Grundlagen des Einsatzes von Simulations programmen Es werden verschiedene Programme f r die Simulation in Produktion und Mon tage verg
54. Nutzen von Simulation an e Bestandsreduktion um bis zu 50 e Reduktion der Durchlaufzeiten um bis zu 55 e Erh hung der Termintreue um bis zu 10 IIPA SU Diese Zahlen repr sentieren nur einzelne Beispiele sie sind keineswegs zu verallgemeinern Das konkrete Aufwand Nutzenverh ltnis ist von Fall zu Fall unterschiedlich und kann unter Umst nden auch eins oder kleiner sein Der Nutzen der durch den Einsatz von Simulation entstehen kann resultiert aus den vielf lti gen Vorteilen die Simulation bietet ASIM S 7 10 ISL Kuhn 98 S 7 e komplexe Systeme die mithilfe der menschlichen Vorstellungskraft allein nicht mehr geistig durchdrungen werden k nnen werden durch Modellbildung Simulation und Animation verst ndlicher e Simulation setzt dort an wo die Grenzen anderer Planungsmethoden erreicht sind e Aufgrund der Notwendigkeit der Modellierung werden die Planer zur intensiveren ge danklichen Durchdringung aller Systemkomponenten sowie deren Zusammenspiel ge zwungen Erste ablauftechnische und konstruktive Fehler werden erkannt e Experimente am Realobjekt oder am System lassen sich aus organisatorischen Gr n den nicht verwirklichen am Simulationsmodell ist dies kein Problem Nico Nebel 26 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik e Experimente im Simulationsmodell sind kosteng nstiger und k nnen parallel zur lau fenden Produktion erfolgen ohne diese einzuschr nken e Die Ablaufgesc
55. Pers nl Dokum entation Tutorials Anpassungsw nsche durch Servicepartner m glich m kostenloser Viewer Abbildung 7 Gewichtung der Unterkriterien Sonstiges Nico Nebel A 52 Anlage 6 Vollst ndig ausgef llte Nutzwertanalyse Anlage 6 Vollst ndig ausgef llte Nutzwertanalyse Bewertungsstufe Gesamtwertung amp amp S E S E 3l amp a l s 3 _ E 3 S EM E E ees ss 235223 326 5 2 2 3 23 3 s2 Sg g 2 Nr Funktionalit t Gew SI EIS s ana Silo i s Ei Si El oi o gt s ol Oli 2 Sloeifseug i l uol i iszl Sei 2 8 2 8 0 2 A lt T 9 2 9 2 LI LI 1 Montagegerechte amp schnelle Modellbildung 1 1 Modellkonstruktion per Drag A a 93 EG o 123123 a7 E A and drop 4 2 spezielle Modellbausteine f r 12 oo Ei 3 E o 2 9 2 o Ee o 9 o 9 o Montageprozesse 1 3 eigene Bausteinkonstruktion 14 112 3 270 0 1 1 2 3 2 14 28142 28 0 O 14 14 28 42 28 1 4 Unbeschr nkte Elementezahl 22 Wu 3 ER 3 ER 3 E 3 Ei 3 EN ee Ei ce ES oe E cr E ce ES ce und Dimension 1 5 Anwendungsschwerpunkt 13 EH Bu gt ER gt BE gt Ei 2 E 25 el 25 BE 25 BE 25 BE 13 ba 13 Fertigungsplanung 1 6 Definition von Makros 16 2 9 1 0 o ER gt EN o Ei ve EH o 32 o 32 E 32 Summe 129169 220 210 91 167 161 152 185 259 185 2 Bedienung amp Benutzeroberfl che 2 1 es interaktive
56. Produktion und Logistik chenende wird zudem vermieden dass die Rechentechnik w hrend der Arbeitszeit f r andere Anwendungen blockiert ist Eine weitere Methode des Experimentierens sind Optimierungstools wie z B ISSOP der Firma Dualis GmbH Hier laufen die Simulationsexperimente nach Modellbildung und Ziel definition selbstst ndig ab Mehrere Algorithmen vergleichen nach eigenst ndiger Ver nde rung der Parameter die Erf llung der Zielkriterien und ndern diese automatisch ab und ver gleichen sie erneut Dieser Iterationskreis wird solange durchgef hrt bis eine optimale L sung gefunden wurde 2 4 9 Ergebnisdarstellung und aufbereitung Dieser Schritt muss nach jedem Simulationsexperiment erfolgen um die Nachvollziehbarkeit der Simulationen zu garantieren Es ist hierbei wiederum von der Zieldefinition abh ngig welche Daten gesammelt und in welcher Form diese dargestellt und aufbereitet werden m s sen Bei einigen Fragestellungen reicht eine kurze Beschreibung des Experimentes hinsicht lich der Zielerf llung aus in anderen F llen sind konkrete Werte in Tabellenform oder in Diagrammform mit vorangegangener statistischer Auswertung unumg nglich Grunds tzlich wird zwischen zwei Varianten der Ergebnisdarstellung unterschieden Online darstellungen Abbildung 12 erfolgen zeitgleich zur Simulation und beschreiben dabei den Istzustand des Systems Offlinedarstellungen werden nach dem Simulationslauf erzeugt und beschreiben
57. Tage dauern F r diesen Fall ist Simulation ein sinnvolles Werkzeug um die Dimensionierung der Fertigung vorzunehmen Simulation ist somit das einzige Werkzeug welches es erm glicht dynamische Prozesse schnell zu analysieren und eine gute L sung durch Variation von Einflussgr en zu ermitteln HOYA Aus diesen Eigenschaften von Simulation resultieren die vielseitigen Anwendungsgebiete Simulation wird im Anlagenverkauf eingesetzt um als Entscheidungshilfe bei mehreren Varianten sowie als Bindeglied zwischen Kunden und Anbieter Unterst tzung zu leisten In der Neuplanung wird Simulation eingesetzt um die strategische Auslegung von Produktions oder Logistiklinien zu validieren Weitere Anwendungsgebiete sind die Optimierung die nderungsplanung oder die Erweiterung bestehender Strukturen zur Erkennung der Auswir kungen verschiedener Szenarien In der Produktionsplanung wird Simulation h ufig als Un terst tzung f r die operative Planung eingesetzt wie z B f r das Erkennen von Engpassma schinen oder des Materialflusses VRES Nico Nebel 14 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik Die VDI unterscheidet die Anwendungsgebiete der Simulation nach dem Produktlebenszyk lus dabei wird Simulation in jedem einzelnen Produktlebenszyklus eingesetzt Abbildung 9 Betrachtet man die Entstehung einer neuen Montageanlage hei t dies Als erster Schritt steht die Planung und Konstruktion der Anlage im n chsten Schrit
58. Werte automatisch Eine inhaltssensitive Hilfe wird nicht angeboten Nach softwareergonomischen Gesichtspunkten sind die Benut zeroberfl che und die Strukturierung der Dialogfenster nicht optimal gestaltet Es m ssen viele Fenster ge ffnet werden um einfache nderungen vorzunehmen 3 Berechnung amp Auswertung Die Auswertem glichkeiten beschr nken sich ohne Programmierkenntnisse nur auf die we sentlichsten Modelleigenschaften Sie K nnen in einfacher Balken oder Kreisdiagrammform oder als Tabellenform angezeigt Es k nnen Protokolle im HTML Format erstellt werden Animationen k nnen w hrend der Simulation nicht abgeschaltet werden Nur bei Kauf des Zusatzmoduls OptQuest steht dem Benutzer eine Experimentierverwaltung zur Verf gung W hrend der Simulation k nnen Animationen und dynamische Ergebnisdarstellungsformen live im Layoutfenster angezeigt werden Eine 2D Modellierung ist nicht m glich Nico Nebel A 29 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme 4 Schnittstellen Es besteht die M glichkeit der Einbindung von Daten aus Excel Tabellen oder Datenbanken Zudem ist es m glich CAD Dateien zu importieren und zu bearbeiten Diese Funktion aller dings zeigte Schw chen Drahtmodelle wurden nicht vollst ndig erkannt und auch die M g lichkeiten der Nachbearbeitung sind sehr begrenzt Ein Export der Simulation ist in VRML und VRML2 m glich und funktionierte auch problemlos Der Export in das g ngi
59. Zusammenfassend kann gesagt werden dass im Vergleich zu 3D Create die Nachteile gering f gig berwiegen Die Modellierung der Referenzanlage mit E D konnte nicht gleicherma en zufriedenstellend realisiert werden wie mit 3D Create Einen Vorteil von 3D Create im Vergleich zu E D stellt der Mechanismus der Plug amp play Schnittstellen dar Gerade weil das Programm auch in der Angebotsphase eingesetzt werden soll in der oft Komponenten getauscht erg nzt oder gestrichen werden ist die manuelle Verbindung der Channels in E D ein Nachteil hnlich wie bei dem Programm 3D Create existieren auch in E D verschiedene Lizenzarten In der Studio Version k nnen Modellbausteine erstellt und ge ndert werden In der Economy Version hingegen k nnen die Modelle nur aus vorhandenen Bausteinen modelliert werden F r die Anschaffung einer Entwicklerlizenz und zweier Anwenderlizenzen ergibt sich somit folgende Kosten bersicht Tabelle 7 Tabelle 7 Entstehende Kosten f r die Anschaffung von E D Produktart Lizenzkosten Wartungskosten a 1xE D Studio 17 500 2 775 2x E D Economy 10 000 1 990 5 Tage Schulung 4 500 Summe 32 000 4 265 Programmmodul zum Erzeugen von benutzerdefinierten Dialogfenstern Nico Nebel 66 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware 5 4 4 Modellierung der Referenzanlage mit Arena 5 4 4 1 Vorgehensweise Wie mit den Programmen 3D Create und E D
60. allerdings m ig 4 Schnittstellen Die Anzahl der Schnittstellen in AutoMod ist auf Wenige begrenzt Das Importieren von cad Dateien war genauso wenig m glich wie das Importieren von Volumenmodellen aus SolidWorks Es k nnen aber selbst Drahtmodelle im Programm erzeugt werden Eine Schnitt stelle nach au en stellt das AcitveX Interface dar Mit dem Zusatzmodul AutoView k nnen Videodateien erzeugt und exportiert werden 5 Kosten Die Kosten f r eine Basisversion liegt bei 19 800 plus Wartungsgeb hr von 3 550 im Jahr Die Basisversion besteht aus dem Programmkern sowie zwei Module Die anderen Module k nnen f r jeweils 6 100 und 1 100 a Wartungsgeb hr dazugekauft werden Bei mehreren Modulen gibt es Rabattstufen Es wird eine Runtime Lizenz f r 2 700 plus 490 a War tungsgeb hr angeboten Schulungskosten sind nicht bekannt 6 Sonstiges Die Demoversion ist gut geeignet um ein ersten Eindruck von AutoMod zu bekommen Der Support erfolgt durch die SimPlan GmbH telefonisch per E Mail und auch pers nlich Ein kostenloser Viewer ist nicht im Produktumfang enthalten 7 Zusammenfassung Fazit Auff llig bei diesem Programm ist die umst ndliche Bedienung und Modellierung Die Be nutzeroberfl che ist nicht mehr aktuell F r einen Simulationslauf mit abge ndertem Simula tionsmodell muss dieses immer kompiliert werden Dies ist auf Dauer sehr zeitintensiv und wirkt sich gerade bei vielen kleineren
61. anlage im Programm 3D Create 5 4 2 4 Fazit Kosten Das Ergebnis der zweit gigen Schulung berzeugt vollst ndig von der Leistungsf higkeit des Programms Gerade die Flexibilit t der Simulationsmodelle und die Wiederverwendbarkeit der Modellbausteine erf llen die Anforderungen die sich aus dem Einsatz des Tools zur Simulation modularer Montageanlagen in der Angebots und Realisierungsphase ergeben Die Drag and drop Technologie in Verbindung mit dem Plug amp play Verfahren erm glicht Nico Nebel 60 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware einen schnellen und einfachen Vergleich verschiedener Anlagenkonzepte Mit dem Definieren von Parametern k nnen Simulationsbenutzer die Elementeigenschaften ndern ohne ber Kenntnisse in Programmierung oder Modellierung zu verf gen Diese Parameter k nnen auch live in der Simulation variiert werden Die Auswirkungen werden sofort sichtbar Zur besse ren bersicht ist die Parameterseite der Elemente in Registerkarten unterteilt Diese Seite wird sp ter an die eigenen Vorstellungen angepasst Auch im Bereich der Kundenkommunikation erf llt 3D Create alle Anspr che Die Darstel lung des Simulationsmodells ist nahezu fotorealistisch Der kostenlose Viewer und die ge ringe Dateigr e erm glichen den Versand der Modelle per E Mail W hrend der Simulation k nnen Animationsgeschwindigkeit Kameraposition und Zoom stufenlos eingestellt werden Mit dem Media Toolki
62. ann gesagt werden dass in der Betriebsphase meist die Auswirkungen kleiner nderungen wie z B die Variation des Produktprogramms oder St rungen simuliert werden Nico Nebel 17 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik 2 4 Vorgehensweise f r die Durchf hrung einer Simulationsstudie 2 4 1 Strukturierung der Vorgehensweise In grober Anlehnung an die VDI Richtlinie 3633 gliedert sich die Vorgehensweise einer Simulationsstudie in drei gro e Bereiche die Vorbereitung die Simulationsdurchf hrung und die Ergebnisauswertung Diese drei Phasen bestehen aus mehreren Einzelschritten die in Abbildung 10 dargestellt sind Es existieren verschiedene Vorgehensweisen zur Durchf hrung von Simulationsstudien die jedoch alle in die drei gro en Bereiche gegliedert sind Lediglich bei den Unterteilungen dieser Bereiche gibt es Abweichungen Die Vorgehensweise die in dieser Diplomarbeit beschrieben wird ist an die VDI Richtlinie 3366 angelehnt und um eige ne Punkte erg nzt worden Ergebnis darstellung 1 Vorbereitung 2 Durch f hrung 3 Auswertung Auswertung Ergebnis interpretation Abbildung 10 Vorgehensweise zur Durchf hrung einer Simulationsstudie Nico Nebel 18 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik 2 4 2 Zielsetzung H ufig wird der Fehler gemacht dass die Zielsetzung zu sp t erfolgt oder zu unscharf defi niert wird F r die effektive Dur
63. arallel zur Inbetriebnahme stattfinden Es k nnen hierbei verschiedene Handlungsweisen und auch Fehler aufgezeigt werden Dies verk rzt wiederum die Inbetriebnahme der realen Anlage 2 3 4 Simulation in der Betriebsphase In der Betriebsphase ist die komplett montierte Anlage beim Kunden in Betrieb und befindet sich im eingeschwungenen Zustand Dies bedeutet dass Anfangsprobleme und kleinere St rungen beim Anfahren der Produktion behoben sind Ab jetzt wird Simulation h ufig verwen det um eine bestehende Anlage zu optimieren oder Aussagen dar ber zu gewinnen was passieren w rde wenn andere Produkte auf den Anlagen gefertigt w rden Beispielsweise ist eine Montageanlage in einem Unternehmen vorhanden und funktionsf hig Der Kunde verlangt eine nderung der zu montierenden Baugruppe Die Schwei naht soll aufgrund h herer Belastung mit anderen Schwei parametern geschwei t werden Hierbei kann Simulation sinnvoll eingesetzt werden um zu erkennen ob die Anlage mit ver nderten Schwei parametern und somit ver nderten Zeitbedarfen die geforderte Durchlaufzeit noch erbringt oder ob neue parallele Schwei stationen eingef hrt werden m ssen Auch bei der Planung von Personal oder Schichtmodellen kann Simulation im laufenden Betrieb sinnvoll eingesetzt werden Die Auswirkungen eines neuen Schichtplanes oder eines ge nderten Personaleinsatzes werden schnell erkannt und m gliche Probleme k nnen im Voraus vermieden werden Allgemein k
64. arbeitung in einem blichen Tabellenkalkulati onsprogramm z B MS Excel ist generell zu empfehlen da hier auch geeignete Darstellun gen der Daten z B als Linien oder Kreisdiagramm erzeugt werden k nnen und die Auswer tem glichkeiten vielf ltiger sind 1 Modulausfall i Werkst cke Durchlaufzeit Zwischenabgangszeit Entwicklung Durchlaufzeit in 60 Minuten 1 0 DZ Sekundi 0 0 Abbildung 12 Simulationsmodell mit Onlineauswertung Bildschirmfoto Arena Generell ist zu sagen dass der Aufwand f r die Ergebnisdarstellung und aufbereitung nicht zu untersch tzen ist Die Interpretation eines Simulationslaufes ist direkt von der Qualit t der Aufbereitung und der Darstellung der Daten abh ngig 2 4 10 Auswertung und Ergebnisinterpretation In jedem Fall liefert eine Simulationsstudie Ergebnisse ber die Art und Qualit t dieser Ergebnisse wurde in Abschnitt 2 4 9 schon ausf hrlich diskutiert Die eigentliche Aufgabe ist es nun diese Ergebnisse richtig zu interpretieren Daf r ist ein hohes Systemverst ndnis eine Grundvoraussetzung Daher wird diese Aufgabe zum gr ten Teil vom Anwenderexperten bernommen Interpretieren bedeutet dabei die Zusammenh nge der Ergebnisse und des Modells zu analy sieren um daraus Schlussfolgerungen f r das weitere Vorgehen zu ziehen Geht aus den vorliegenden Ergebnissen die Nichterf llung des Zielsystems hervor so ist dieser P
65. bausteine zu berpr fen Das ndern hnlicher existenter Bausteine bedarf eventuell weniger Zeit als das Erstellen neuer Bausteine Neben der Modellierung der Bausteinbibliothek sollten in diesem Schritt die notwendigen Prim rdaten gesammelt und aufbereitet werden Hierf r gibt es drei Quellen Die technologi schen Eigenschaften von Montageelementen sind den Herstellerangaben zu entnehmen z B Geschwindigkeit Beschleunigung Verz gerung von Linearf rderern Zeiten von zusam mengesetzten Prozessen wie beispielsweise Einschraubvorg nge werden durch Zeitaufnah men erfasst Die Systemzust nde Automatikbetrieb Handbetrieb Reparaturbetrieb k nnen aus den vorhandenen MDE BDE Systemen ausgelesen werden um daraus Kennwerte wie MTBF oder MTTR zu errechnen Nachdem die Bausteinbibliothek mit 3D Create angelegt wurde werden zwei Anwenderli zenzen 3D Realize erworben und installiert Mit diesen Lizenzen werden zuk nftig die Mon tageanlagen aus den Modellbausteinen modelliert und parametriert Diese Lizenzen werden erst zu diesem Zeitpunkt angeschafft da sie vor dem Anlegen der Bausteinbibliothek ohne Nutzen sind Die Einweisung in 3D Realize wird vom firmeninternen Simulationsexperten vorgenommen Neben der Einweisung in das Programm m ssen die Anwender auch in den Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik geschult werden wof r sich das Kapi tel 2 dieser Diplomarbeit eignet Nico Nebel 75 Kapitel 6 Empfehlungen zur Ei
66. bei Verwendung vorhandener Bausteine 3 Tage Dazu wurde ein Nico Nebel A 39 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme Programmtext von ca 600 Zeilen Umfang notwendig um alle relevanten Prozesse abbilden zu k nnen Nico Nebel A 40 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme Programmname ProModel Version 7 0 0 191 2006 Hersteller ProModel Corporation Vertrieb in Deutschland ProAspect GmbH Wasserburger Landstra e 264 D 81827 M nchen Website www promodel de 1 Montagegerechte amp schnelle Modellbildung ProModel verf gt nicht ber die M glichkeit Modelle per Drag and drop zu erstellen Es k nnen auch keine Modellbausteine angelegt und in einer Bibliothek gespeichert werden Es lediglich m glich verschiedene Modelldateien in eine Gesamtdatei zusammenzufassen Dies ist aber f r die Anwendungszwecke der SITEC GmbH v llig unzureichend Die Modellierung erfolgt meist ber Dialogfenster und Tabellen aber auch ber die Programmiersprache Pascal Spezielle Bausteine f r die Montageplanung sind nicht vorhanden Der Anwendungsschwer punkt liegt bei der Planung von Logistik und Fertigungsabl ufen Es k nnen Makros defi niert werden 2 Bedienung amp Benutzeroberfl che Die Benutzeroberfl che die Hilfedatei und das Benutzerhandbuch sind komplett in englischer Sprache verfasst Die Benutzeroberfl che ist relativ bersichtlich gestaltet abe
67. bildung 13 auf Seite 28 Es muss zun chst gekl rt werden welche Daten berhaupt notwendig sind um das System vollst ndig be schreiben zu k nnen Dies kann nur nach vorheriger Zieldefinition erfolgen In dem von der ASIM herausgegebenen Leitfaden f r Simulationsbenutzer in Produktion und Logistik werden die Datenarten nur in zeit und mengenspezifische Gr en unterschie den Allerdings fehlen hierbei noch die Prozessdaten um ein System vollst ndig beschreiben zu k nnen Es sind also insgesamt alle drei Datenarten von Bedeutung Zeitdaten sind z B Bearbeitungszeiten R stzeiten Ausfallzeiten Mengenspezifische Daten k nnen Anzahl der Teile in einer Palette oder die Gr e von Zwischenspeichern in St sein Prozessdaten sind Arbeitsabfolgen oder Montagevorg nge Wenn in Abh ngigkeit der Zielstellung gekl rt wurde welche Daten ben tigt werden m ssen diese zusammengetragen werden Ist das zu simulierende Objekt oder System schon real Nico Nebel 19 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik existent k nnen die Daten aus diesem System abgelesen oder aufgenommen werden Bei Simulationsstudien von Systemen mit hohem Neuentwicklungsanteil ist es ratsam auf hnli che Simulationsstudien oder auf Teildatenmengen von verschiedenen hnlichen Systemen zur ckzugreifen ASIM S 14 Zur Beschaffung der Daten sind Arbeitspl ne oder Montagevorranggraphen f r Prozess und mengenspezifische Daten geei
68. bildung 27 Im Anschluss k nnen Simulati onsl ufe gestartet und ausgewertet werden In Abbildung 28 sind die drei Schritte noch ein mal bersichtlich dargestellt Nico Nebel 56 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware eCat Param Erstellen Teschen Allgemein Container Name Drehtisch_6 2 Material NULL Abbildung 27 Parameterseite eines 6 Stationen Rundtakttisches Nico Nebel 57 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware 1 Definieren der Modellbausteine Datei Ewarteiten Ansicht Smustion Toos Hie Erweiterungen Programmeditor Seript Deehtisch_ 6 Prazens isod 1 from vescnipt import def OnSignalf signal 1 pass Geometrie erzeugen oder ung comp getComponent contamer comp findbehaviourf Cortana importieren z B aus Solid prozesszeti comp getProperty l Prazenszent inPath comp findBehavourt rest ptss rotationDoneSignal como AndBehaviourfottiorDoneSigne Works outen een ferdgi value False Programmierung der Ablauf logik amp Schnittstellen Be Tr anna eg Festlegen der Parameter inggerConditonllambda getTrigger rotationDoneSignal Eet Path Enabled True ngengepias werd weder rageschsien tnggerConditon lambde getfrigger Sensor_Signal Marten bis mPath Enabled False Anp Prad sbschaten dass UNBBSSUNBRRUNNBSSTERECKESsauanaun Speichern des Elementes in der Bausteinbibliothek Klicken o
69. chematische Darstellung des Simulationsbegriffes in Anlehnung an VRES Die knappe und klare Definition nach VDI 3633 besitzt eine sehr hohe Informationsdichte daher ist es notwendig die einzelnen Sinneinheiten im Kontext abzugrenzen und einzeln n her zu betrachten 2 1 2 Modellbildung Die Simulation setzt immer die Bildung eines Modells voraus d h vor der Simulation steht die Modellierung Bei der Simulation in Produktion und Logistik wird zumeist ein virtuelles Computermodell verwendet daneben gibt es auch physikalische Modelle wie z B ein ma st bliches Schiffsmodell im Str mungskanal PHI S 3 Die Aufgabe des Modells ist das Beschreiben des real existierenden Systems mit all seinen relevanten Eigenschaften In einem Modell werden niemals alle Eigenschaften und Spezifikationen des realen Systems wider Nico Nebel 8 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik gespiegelt es verf gt somit ber einen gewissen und auch notwendigen Abstraktionsgrad Dieser ist so zu w hlen dass er alle f r die Ergebnisse der Simulation irrelevanten Eigen schaften des nachzubildenden Systems aussondert Wichtig in dieser Phase ist dass das Ziel und der Zweck der Simulationsstudie schon klar definiert sind denn das Absch tzen relevan ter und irrelevanter Eigenschaften ist ohne eine klare Zieldefinition nicht m glich Beispielhaft wird die Simulation einer neuen Landebahn eines Flughafens betrachtet Ist das Ziel der
70. chf hrung einer Simulationsstudie ist jedoch die pr zise Definition der Ziele unerl sslich Denn die Ziele beeinflussen alle nachfolgenden Schritte Mit einer falschen oder ungenauen Zieldefinition erh lt man Ergebnisse die f r den urspr nglich erhofften Erkenntnisgewinn nur von geringer Bedeutung sind Jedes Zielsystem setzt sich dabei aus einem vorrangigen Hauptziel z B Ermittlung der Aus bringungsmenge einer Anlage pro Schicht und mehreren Teilzielen z B Ermittlung der Taktzeit Ermittlung der Anlagenverf gbarkeit zusammen Ein Beispiel f r eine ungenaue Zieldefinition ist die Ermittlung der Kundenzufriedenheit bei der Abwicklung an einem Bankschalter in einer bestimmten Bankfiliale Diese Fragestellung kann niemals mithilfe von Simulation beantwortet werden dazu m ssen Umfragen bei den jeweiligen Bankkunden durchgef hrt werden Exakt m sste die Zieldefinition lauten Es soll die durchschnittliche Wartezeit eines Bankkunden in einer Filiale quantifiziert werden dies kann Simulation leisten Um solche Fehler zu vermeiden ist es ratsam dass bei der Zieldefinition der Simulationsex perte und der Systemexperte immer eng zusammenarbeiten und die Ziele gemeinsam definie ren 2 4 3 Datenbeschaffung Im zweiten Schritt einer Simulationsstudie m ssen die notwendigen Daten gesammelt wer den Der Aufwand dieses Schrittes ist nicht zu untersch tzen er stellt anteilig gesehen den gr ten Teil einer Simulationsstudie dar vgl Ab
71. das erstellte Simulationsmodell die Rezensionen anderer Anwender Fa Xenon vgl Abschnitt 5 2 4 und die Zusammenarbeit mit der Dualis GmbH w hrend der Modellierung den Aus schlag gaben dieses Programm f r den Einsatz in der SITEC GmbH zu empfehlen Nico Nebel 73 Kapitel 6 Empfehlungen zur Einf hrung von Simulation ins Unternehmen 6 Empfehlungen zur Einf hrung von Simulation ins Unternehmen Dieses Kapitel gibt einen Ausblick ber die weitere Vorgehensweise nach Beendigung der Programmauswahl Zur Vermeidung unn tiger Arbeitsschritte und f r die erfolgreiche Ein f hrung der Simulation ist ein gezieltes und strukturiertes Vorgehen unerl sslich Eine geeig nete Simulationssoftware stellt nur das Werkzeug der Methodik Simulation dar und ist kein Garant f r ein gutes Gelingen von Simulationsstudien Dieses Kapitel dient weiterhin dazu die Aufw nde und den Nutzen im Einf hrungszeitraum abzusch tzen denn gerade in diesem Zeitraum ist die Euphorie der Anwender besonders hoch Unrealistische Erwartungen an die Simulationsergebnisse f hren zwangsl ufig zu Ern chterung und Unzufriedenheit Entwickelt sich daraus eine ablehnende Haltung bei den Mitarbeitern ist eine zuk nftige erfolgreiche Nutzung der Simulation fraglich Aus diesem Grunde ist es wichtig realistische Etappenziele aufzuzeigen und den Nutzen der Simulationsergebnisse in der Einf hrungsphase zu relativie ren Die Einf hrung der Software wird in neun Eta
72. den Durch eine rechnergest tzte Simulation k nnen die Auswirkungen der Verkettung einzelner Module sowie verschiedene Varianten einer Montageanlage auf einer sachlich objektiven Basis ausgewertet und miteinander verglichen werden Nico Nebel 1 Kapitel 1 Einleitung 1 2 Die Firma SITEC Industrietechnologie GmbH Die SITEC Industrietechnologie GmbH wurde 1991 in Chemnitz gegr ndet und arbeitet in den Gesch ftsfeldern Montagesysteml sungen Laseranlagen und Laser Lohnfertigung Pr f st nde ECM Anlagen und ECM Pr fst nde Steuerungstechnik und MDE BDE Systeme SITE2 Seit ihrer Gr ndung wuchs die Firma best ndig und besch ftigt mittlerweile ber 140 Mitarbeiter Abbildung 2 mit einem Jahresumsatz von ca 30 Mio Euro Abbildung 1 Im 4995 mp mm am si U md mm aaa A anaa am am am onna and ams Abbildung 1 Entwicklung des Jahresumsatzes Abbildung 2 Entwicklung der Mitarbeiterzahlen SITE1 SITE1 Die SITEC GmbH entwickelte sich in dieser Zeit vom reinen Ingenieurdienstleister zum Sondermaschinenbauer und Serienfertiger mit eigener Produktionsst tte Abbildung 3 SITE2 EI ei te Abbildung 3 Produktionsst tte der SITEC GmbH SITEl Einen besonderen Stellenwert besitzt das Gesch ftsfeld der Montagesysteml sungen hier wurden mit der Entwicklung des Systembaukastens VARIOMODUL neue Ma st be in Sachen modulare Montageanlagen gesetzt Durch die enge Zusammenarbeit mit verschi
73. der Konstruktion sind analog zu jenen bei der Erarbeitung eines technischen L sungskonzeptes Im Laufe der Konstruktion bilden sich die geplanten Prozesse immer detaillierter ab Es liegen nun Kennwerte von Zukaufteilen vor wie z B Verfahrge schwindigkeiten von Robotern Der steigende Detaillierungsgrad der Konstruktion kann jedoch nicht genutzt werden um die Parameter der Gesamtanlage genauer abzusch tzen da das menschliche Vorstellungsverm gen die detaillierten Prozesse nicht mehr berblicken kann Jede Montageanlage wird vor Auslieferung intensiv getestet um eine gleichbleibend hohe Qualit t zu gew hrleisten Treten bei diesen Tests Probleme auf oder werden die gefor derten Parameter nicht eingehalten m ssen Baugruppen ausgetauscht und durch leistungsf higere ersetzt werden Simulation soll diese Kosten und Zeitaufw nde durch virtuelle Varian tenvergleiche minimieren Die gesamte Verfahrensanweisung sowie Methoden und Zust n digkeiten sind in der Anlage 2 hinterlegt 3 2 4 Anwendung bei nderungsw nschen Das dritte Anwendungsgebiet f r Simulation ist die Bearbeitung von nderungsw nschen des Kunden Je nach Stand der Konstruktion und Montage k nnen nderungen ber cksichtigt werden Es treten Situationen auf in denen der Kunde schon bei fortgeschrittener Umsetzung die Taktzeit der Anlage noch um 5 10 senken will Die Entscheidung ob diese nderun gen durchf hrbar sind und welche Kosten dadurch entstehen ist o
74. der verschiedenen Programme zu erhalten In Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme werden alle in Tabelle 3 ge nannten Programme kurz beschrieben Diese Anlage b ndelt die Informationsrecherche in einem berschaubaren und strukturierten Rahmen 5 2 5 Klassifizierung der Anforderung Gewichtung der Kriterien Die in Tabelle 2 aufgef hrten Anforderungen sind relativ frei zusammengestellt und wenig klassifiziert mit dem Zweck ungezwungen und intuitiv Anforderungen zu definieren Ergeb nis dieser Vorgehensweise sind die elf Anforderungen in dieser Tabelle In Vorbereitung auf die Durchf hrung der Nutzwertanalyse m ssen diese Daten verdichtet weiter klassifiziert und gewichtet werden Die Nutzwertanalyse konzentriert sich dabei auf wenige aussagef hige Kriterien max 6 die m glichst objektiv bewertbar sind und sich so wenig wie m glich im Sinngehalt berschneiden RINZ 92 S 44 Aus diesem Grund ist der Anforderungskatalog auf sechs wesentliche Kriterien beschr nkt Sie sind zusammen mit ihren Unterkriterien in Abbildung 18 dargestellt Neben Anzahl und Definition bt auch die Gewichtung der Kriterien einen wesentlichen Einfluss auf das Ergebnis der NWA Nutzwertanalyse aus Infolgedessen werden jeweils die sechs Hauptkriterien und ihre Unterkriterien paarweise miteinander verglichen und bewertet Insgesamt existieren drei Bewertungsvarianten a Kriterium 1 ist wichtiger als Kriterium 2 b Kriterium
75. der ziehen zum Ausw hlen des Komponenten duchen Sie Sh t Chl um de Auswahl umzuschalen Kiche ode Diag um Features auszahlen dicke Sau Cul um de umauchaben E IER EE E ES CC ER ffnen der Bausteinbibliothek Auswahl des Modellbausteins Einf gen per Drag and drop in das Layout Verkn pfung der Elemente erfolgt automatisch au er bei abstrakten Schnittstellen Auswahl des zu parametri sierenden Modellbausteins Einstellen der Parameter gr e Starten der Simulation Anzeigen der Simulationser gebnisse Kidan oder eher zum Aumm hlen de Komponenten duchen Se Shft Chl um de Ausmahl umzuschalen Han eben um 3OWeh au dehen Abbildung 28 Modellierung mit 3D Create Nico Nebel 58 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware 5 4 2 3 Beurteilung der Modellierung Die Modellierung der Referenzanlage mit 3D Create wird nach folgenden Gesichtspunkten bewertet Zeitaufwand Der Zeitaufwand f r die erstmalige Modellierung eines Bausteins betr gt f r einen erfahrenen Programmierer je nach Komplexit t und Umfang zwischen einem und drei Tagen F r die Modellierung einer gesamten Anlage aus bestehenden Modellbausteinen ist ebenfalls in Ab h ngigkeit von der Komplexit t eine Dauer von einem halben Tag bis zwei Tage vorzusehen Dies bedeutet dass nach dem Erstellen der Modellbibliothek die Modellierung verschiedener Layouts und Varianten u erst schnell m
76. die Anzahl notwendiger Arbeitsstationen oder es werden alle Arbeitsstationen vorgegeben und das Programm ermittelt die zu errei chende Taktzeit Es stehen zur Bewertung unterschiedliche Graphen zur Verf gung die z B die Auslastung min max darstellen Einzelne Stationen k nnen auch noch detaillierter in einem separaten Fenster ausgewertet werden 4 Schnittstellen Das LineBalancing Modul ist komplett in die ProPlanner Suite integriert Es Kann die Daten z B Prozessdaten aus den anderen Modulen bernehmen und verrechnen Zu dem ist es m glich Ergebnisse der Berechnung in Excel zu exportieren und dort weiter aufzubereiten Nico Nebel A 34 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme 5 Kosten Leider liegen keine Informationen ber Lizenzkosten oder hnlichem vor 6 Sonstiges ProPlanner wird ebenfalls von SimPlan vertrieben Der Support kann telefonisch per E Mail und ber Fax erfolgen Eine Demoversion war leider auch nach Anfrage nicht verf gbar 7 Zusammenfassung Fazit Bei der ProPlanner Suite handelt es sich eher um eine Manufacturing Process Management Tool MPM L sung als um ein klassisches Simulationsprogramm Es k nnen hierbei ver schiedenste Aspekte der innerbetrieblichen Planung betrachtet werden die z B auch Wis sensmanagement beinhalten F r die Montageplanung gibt es das LineBalancing Tool wel ches auch als Standalone L sung zur Verf gung steht Aber auch dies ist
77. dtisch Nico Nebel A58 Anlage 7 Beschreibung der Referenzanlage e Station 3 Drehantrieb an Werkst ckaufnahme ankoppeln Werkst ckaufnahme entriegeln Niederhalter absenken Laserschwei en Drehantrieb von Werkst ckaufnahme trennen e Station 4 Baugruppe aus Werkst ckaufnahme entnehmen Baugruppe wenden Baugruppe in Modul 2 bergeben Modul 2 1 Vorgaben e Baugruppe aus Modul 1 bernehmen e Lesen DMC e Zuf hrung Dichtring e Nachpressen Dichtring e Laserschwei en Innen und Au ennaht e Kraft berwachung Niederhalter e Ablegen Baugruppe in Zwischenspeicher 2 Bestandteile e Grundmodul mit Steuerung und Bedientableau e Beschickungs und Entnahmehandling e Vereinzelung mit F rderschiene f r Dichtring e Kraft Weg berwachungssystem Burster e Rundschalttisch mit 6 Stationen und drehbar gelagerten Werkst ckaufnahmen e Drehantrieb f r Schwei station mit synchron angetriebenem Niederhalter e Laser 2 x Bearbeitungskopf e Schutzgasversorgung mit Gasdurchflussmesser und Druckschalter Nico Nebel A 59 Anlage 7 Beschreibung der Referenzanlage Schwei rauchabsaugung div Dreh und Positioniereinheiten mit Greifern Teileanwesenheitskontrolle in jeder Station Zwischenspeicher Prinzipieller Ablauf Station 1 Baugruppe aus Modul 1 bernehmen Lesen DMC Baugruppe in Werkst ckaufnahme des Rundschalttisches spannen Station 2 Vereinzelung und Lageorientierung Dicht
78. ebnahmephase zu verk rzen Problemszenarien bei Produktionsbeginn zu simulieren und die Mitarbeiterschulung zu unter st tzen VDI 3633 1 S 4 Die Inbetriebnahme l sst sich durch paralleles Entwickeln und Testen von Anlage und Steue rung verk rzen Im klassischen Fall wird die Software zur Steuerung der Anlage parallel zur Fertigung programmiert Nach Fertigstellung kann die Steuerung in die Anlage eingespielt und getestet werden In den seltensten F llen verl uft dies ohne Probleme Meist m ssen Teile des Programms umgeschrieben und anschlie end getestet werden Hierbei kann Simulation Nico Nebel 16 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik die Phase der Zusammenf hrung von Steuerung und Anlagen dahingehend verk rzen dass die programmierte Steuerung virtuell am Simulationsmodell validiert und gegebenenfalls verifiziert werden kann Ist die reale Anlage gefertigt kann die Steuerung im Idealfall ohne weitere Probleme eingespielt werden Das Einschwingverhalten von komplexen Anlagen bei Einf hrung neuer Produkte ist meist ungewiss Mit Hilfe von Simulation k nnen verschiedene Szenarien simuliert und analysiert werden Die Planungssicherheit steigt Meist kann das Bedienpersonal erst an der vollst ndig montierten und betriebsbereiten Anlage eingewiesen und geschult werden Durch ein exakt modelliertes und nach M glichkeit auch dreidimensional visualisiertes und animiertes Simulationsmodell k nnen Schulungen p
79. ede nen Forschungseinrichtungen und einem hohen Anteil an innovativen Projekten gew hrleistet die SITEC GmbH den best ndigen Fortschritt in allen Gesch ftsfeldern engl Electrochemical Machining Maschinendatenerfassung 7 Betriebsdatenerfassung Nico Nebel 2 Kapitel 1 Einleitung 1 3 Aufgabenstellung und Zielsetzung dieser Diplomarbeit Um die aus der Problemstellung heraus resultierenden Schwierigkeiten in der Montagepla nung schnell und kosteneffektiv l sen zu k nnen ist die Anschaffung eines Computerpro gramms f r die Simulation der Abl ufe in den Montageanlagen geplant Dieses Simulationstool soll planungsunterst tzend eingesetzt werden um verschiedene Ziele der Kundenakzeptanz Anlagenoptimierung und Planungssicherheit zu erreichen Durch die in einer Vielzahl vorhandenen und in Funktionalit t und Preis sich erheblich unter scheidenden Softwarel sungen zur Ablaufsimulation ergibt sich die zwingende Notwendig keit der ausf hrlichen Analyse und des Vergleichs Dazu sollen im Rahmen dieser Diplomar beit unter anderem die grundlegenden Sachverhalte zu Simulation in Produktion und Montage diskutiert werden Es m ssen der zuk nftige Anwendungsbereich des Tools abgegrenzt werden sowie die fir menspezifischen Anforderungen an das Programm klar definiert und gewichtet werden Das Aufwand Nutzen Verh ltnis ist unter Beachtung der Aufw nde f r Anschaffung Schulung Modellierung Simulation und der zu bereitstellenden
80. eeeseeeesseseresressererssresse 28 Abbildung 14 Netzwerk der Gesch ftsprozesse esseeseseeeeeseesseseesressesereseesseseresresseseresresee 31 Abbildung 15 Zieldefinition der Simulation in der SITE AAA 1 Abbildung 16 Vorgehen zur Auswahl der Sumulattonssoftware 40 Abbildung 17 Systembaukasten VARIOMODUL in verschiedenen Varianten 43 Abbildung 18 Kriterienhierarchie der NWA uu u 2n nnana aan 47 Abbildung 19 Gewichtung der Kriterien f r die Nutzwertanalyse nennen 48 Abbildung 20 Gesamtbewertung der Simulationstools nach der NWA A 50 Abbildung 21 Gegen berstellung Kosten Nutzenverh ltnis einzelner Programme 51 Abbildung 22 Vergleich Arena amp Enterprise Dynamics sssesseseesseseesseserrsressrseresessereresresse 51 Abbildung 23 Foto der Referenzanlage nun ann een a end 52 Abbildung 24 Layout der Referenzanlage A 33 Abbildung 25 Definieren einer hierarchischen Schnittstelle uu 2022200022 55 Abbildung 26 Plug E e E 56 Abbildung 27 Parameterseite eines D Statonen Rundtaktttsches 57 Abbildung 28 Modellierung mit 3D Create A 58 Abbildung 29 Simulationsmodell der Referenzanlage im Programm 3D Create 60 Abbildung 30 Benutzeroberfl che von Enterprise Dynamics uuesssssssnnessnneesnnnennnnn 63 Abbildung 31 Atom Editor als Unterst tzung der Modellierung ss sssseseseseeeseeesseesseesse 64 Abbildung 32 Channels in Enterprise Dy
81. efiniert Diese kann hnlich der Parameterseite im 3D Create gestaltet werden Hier k nnen sp ter die Variablen des Modellbausteins be quem ge ndert werden Diese Benutzeroberfl che wird jedoch nicht automatisch im Hinter grund generiert sondern muss extra angelegt werden Der fertige Modellbaustein wird nun in der Modellbibliothek unter einem aussagekr ftigen Namen abgespeichert Im Unterschied zu 3D Create enthalten diese Modellbausteine noch keine Schnittstellen Der Programmierauf wand entspricht in etwa dem in 3D Create 1 engl Graphical User Interface Nico Nebel 63 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware BER Edt View Tree e fei 1 BASIC MODELING a e fei 2 AVAILABILITY e DI 3 CONVEYORS e fei 4 TRANSPORT e fei 5 STORAGE e fei 6 OPERATORS e fi 7 OPERATIONS e II 8 FLOW CONTROL e Di 9DATA e II 10 EXPERIMENTATIC e fei 11 RESULTS e fi 12 TOOLS e fei 13 VISUALIZATION e SI 14 VIRTUAL REALN o DI 15 SYSTEM 16 AUTOLOADED o Di 17 Rundschattisch EI 3 Model Atom Events Editor Attributes Functions Table 2D 3D Spatial Sounds Channels Information On JEventhandler l P Int009 DO NOT REMOVE eloleloleleole H S z S d da ERISEAELGERIG Abbildung 31 Atom Editor als Unterst tzung der Modellierung Im zweiten Schritt wird aus den vorhandenen Modellbausteinen das Gesamtlayout model liert Die Elemente we
82. eie f nft gige Schulung in Witness angeboten Terminliche Gr nde sowie die Tatsachen dass die Modellierung mit Witness keine entscheidenden Vortei le gegen ber den anderen Programmen bot dies konnte aus der Arbeit mit der Studentenver sion abgesch tzt werden und keine neuen Erkenntnisse hinsichtlich der Eignung von Witness f r die SITEC GmbH aus der Schulung zu erwarten waren f hrten zur Absage dieses Ange bots In Abstimmung mit dem Betreuer wurde daher beschlossen Witness im Rahmen der Nico Nebel 70 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware Feinauswahl nicht weiter zu untersuchen Es scheidet f r die Empfehlung als Simulationspro gramm f r die SITEC GmbH aus PB WITNESS Startup Base Model Datei Bearbeiten Ansicht Modell Elemente Ber lejk chte Lauf Fenster Hilfe J4 zslgkpe cenwgegezx lepocriezz g zixl Asaj e mich sall Maschine detaillieren Drehtisch01 Drehtisch e CT Simulation mr EI Funktionen Allgemein R sten Ausf lle Fluid Regel Schicht Aktionen Statistiken Notizen EI Regeln D i Name Anzahl Priorit t Typ 5 rehtisch01 SS d E EN EI Aktionen EE Drehtisch 10 Niedrigste Einzel e e RW Yerteilunger Sai o e BR Systemelem m Dauer Bearbeitungszeit Geng Werker x Aktionen Eingang gt lt Aktionen Start x Aktionen Ende x Aktionen Ausgang 5 lt Ausgang von vom zl 0K Abbrechen Hilfe
83. eigen von Optimierungspotenzialen der Anlage e Optimierung der Einlastung von Auftr gen e Bewertung von Planungsvarianten Nico Nebel 13 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik Konkret formulierte Fragestellungen an eine Simulationsstudie k nnen dabei sein vgl PHI S 14 e Wird mit diesem Anlagenkonzept ein Durchsatz von 900 Teilen pro Schicht erreicht e Welche Station bildet den Engpass in der Anlage e Wie wirkt sich der Verlust von Station 4 durch St rung oder Wartung auf den Ge samtdurchsatz der Anlage aus e Istes g nstiger die Verf gbarkeit der Anlage zu erh hen oder die Taktzeit zu senken um die geforderten Produktionsmengen zu erreichen 2 3 Anwendungsgebiete von Simulation 2 3 1 berblick Der Einsatz von Simulationswerkzeugen ist recht vielf ltig Simulation wird vor allem ange wandt um das Verhalten von Systemen voraussagen zu k nnen in denen die einzelnen Ele mente voneinander abh ngig sind und durch Unvorhersehbarkeiten Zufallsgr en be einflusst werden VRES Als Beispiel wird hier die Fertigung von kundenspezifischen Linsen f r Brillen angef hrt Es ist nicht vorhersagbar wie viele Linsen in welcher Spezifikation wann bestellt werden Un vorhersehbarkeit Bei der Fertigung dieser Linsen ist eine vorgegebene Technologie zwingend einzuhalten die Prozessschritte bedingen also einander Die Durchlaufzeit von der Bestellung bis zur Lieferung der Linsen darf maximal drei
84. eit mit dem Simulationstool zur Umsetzung der oben genannten Ziele beitr gt und von den Benutzern akzeptiert wird Nico Nebel 3 Kapitel 1 Einleitung 1 4 Vorgehensweise zur Probleml sung Um zu einem optimalen Ergebnis f r die SITEC GmbH und der Hochschule Mittweida FH zu gelangen m ssen sowohl die betrieblichen als auch die wissenschaftlichen Belange m g lichst umfassend ber cksichtigt werden Dazu ist diese Diplomarbeit in zwei gro e Teile gegliedert Im ersten Teil dem theoretischen werden die Vorarbeiten zur praktischen Herangehensweise geleistet Kapitel 1 Hier werden die grundlegenden Dinge der Simulation in Produktion und Logistik erl utert Dazu z hlen insbesondere die Definition von Simulation sowie deren um fassende Interpretation der Nutzen die Beschreibung der Anwendungsgebiete in Produktion und Logistik und nat rlich das Aufzeigen der Grenzen von Simulation Es werden zudem die notwendigen Schritte f r ein folgerichtiges Vorgehen zur erfolgreichen Simulation beschrie ben Im praktischen Teil der Diplomarbeit wird zun chst die Ausgangssituation im Unternehmen untersucht Kapitel 3 der Sollzustand beschrieben Kapitel 4 und die Vorgehensweise erl u tert und dargestellt um die optimale Empfehlung f r die SITEC GmbH geben zu k nnen Kapitel 5 Aufgrund der Vielzahl der vorhandenen Simulationsprogramme wird hier eine zweistufige Auswahl durchgef hrt In einer Grobauswahl wird mithilfe einer Nutzwertanaly
85. en Programme die Kriterien sowie deren Gewichtung festge legt worden sind k nnen diese Programme auf ihren Nutzwert f r das Unternehmen unter sucht werden Ziel ist es durch diese NWA eine erste Grobauswahl zu treffen deren Ergebnis die Auswahl max dreier Programme ist die im Rahmen einer Feinauswahl intensiver unter sucht werden vgl mit Abbildung 16 Seite 40 Grundlage der Bewertung bilden die gesammelten Informationen ber die Programme und der Umgang mit den Demoversionen Die Bewertung erfolgt in den vier Stufen 0 1 2 und 3 Tabelle 4 Tabelle 4 Bewertungsstufen der NWA 0 Kriterium nicht erf llt Eigenschaft nicht verf gbar 1 Kriterium ausreichend erf llt 2 Kriterium gut erf llt 3 Kriterium vollst ndig erf llt Nico Nebel 48 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware Es wurden bewusst vier Bewertungsstufen gew hlt Eine ungerade Anzahl verleitet bei Unsi cherheiten oft dazu die genaue Mitte zu w hlen Beispielsweise wird bei f nf Stufen 0 4 h ufig die 2 als neutrale Wertungsstufe gew hlt Hier jedoch besteht der Zwang im Zweifels fall sorgf ltiger abzuw gen und die einzelnen Kriterien genauer zu pr fen da keine neutrale Bewertungsstufe zur Verf gung steht Tabelle 5 zeigt einen Ausschnitt aus der fertig ausge f llten NWA Die gesamte Nutzwertanalyse ist in Anlage 6 hinterlegt Tabelle 5 Ausschnitt aus der Tabelle Nutzwertanalyse
86. en Zeitrahmen f r die Einf hrung der Simulation vor So soll verhindert werden dass nach Abschluss dieser Diplomarbeit ein Bearbeitungsvakuum entsteht F r die SITEC GmbH als betreuendes Unternehmen dieser Diplomarbeit besteht der Wert dieser Arbeit zum einen darin dass ein geeignetes Simulationsprogramm mithilfe einer fun dierten Auswahl empfohlen wird und zum anderen darin dass die Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik in einer f r das Unternehmen angepassten Form f r die sp tere Verwendung zur Verf gung gestellt werden Diese Arbeit stellt daher nicht nur einen Ver gleich von Simulationsprogrammen dar sondern bietet einen umfassenden berblick auf das Gebiet der Ablaufsimulation inkl Empfehlungen f r die Einf hrung Der allgemeine wissenschaftliche Wert dieser Diplomarbeit besteht darin dass f r den Ver gleich von verschiedenen Simulationsprogrammen eine Methodik konzipiert umgesetzt und bewertet wurde Da in Zukunft das Thema der Simulation eine wichtige Rolle in der Industrie spielen wird k nnen andere Firmen diese Methodik heranziehen um eine f r sich geeignete Simulationssoftware auszuw hlen Nico Nebel 80 Kapitel 8 Zusammenfassung amp Ausblick 8 Zusammenfassung amp Ausblick Das Ziel dieser Diplomarbeit ist die Auswahl und Empfehlung einer Software f r die Ablauf simulation von komplexen modularen Montageanlagen Diese soll als planungsunterst tzen des Werkzeug in der Angebots Planungs
87. enauer sein als die eingegeben Werte In manchen F llen werden bewusst Modelle mit einem hohen Abstraktionsverh ltnis erstellt weil entweder keine hinreichend genauen Systemdaten vorliegen oder der Modellierungsauf wand zu hoch w re Trotzdem eignen sich solche Modelle zum Bewerten von Systemen Sie k nnen zwar keine absoluten Aussagen ber das modellierte System liefern z B die Taktzeit der Anlage A betr gt im Mittel 4s aber sie dienen dem Variantenvergleich zweier oder mehrerer unterschiedlicher Systeme z B Anlage A produziert im Mittel schneller als Anlage B Neben dem Vergleich von Varianten k nnen stark abstrahierte Modelle zudem f r Sensitivi t tsanalysen genutzt werden Kuhn 98 S 5 Solche Analysen setzen die Ursache und die Wirkung in ein Verh ltnis Die Wirkung verschiedener Ursachen auf ein Problem kann quan tifiziert werden Beispielhaft f r eine solche Ergebnisform ist die Aussage Steigt die Taktzeit der Station A um 4 so sinkt der Gesamtdurchlauf der Anlage um 20 Steigt die Taktzeit der Station E um 4 so sinkt der Gesamtdurchlauf der Anlage nur um 13 Nico Nebel 12 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik 2 2 Motivationen f r den Einsatz von Simulation Das bergeordnete Ziel des Einsatzes von Simulation ist das Erreichen des allgemeinen Ziel systems der Produktion Abbildung 8 Die Simulation kann hierbei aber nur als unterst tzen des Werkzeug verwendet werden und
88. er gebnis entstehen als wenn das Auftreten der Ausfallzeiten differenzierter betrachtet wird drei kleine St rungen 2 Minuten und 1 gro e St rung 8 Minuten In manchen F llen kann eine Klassifizierung von Prim rdaten sinnvoll sein ASIM S 16 beispielsweise bei einer Logistiksimulation einer Paketsortierstation der Post Hierbei z hlt nicht die Anzahl der verschiedenen tats chlich vorhandenen Paketgr en sondern die Vertei lung der Paketgr en auf die einzelnen Paketklassen S M L XL Generell kann gesagt werden dass die Aufbereitung der Daten wiederum in unmittelbarer Abh ngigkeit zur Zieldefinition steht Nico Nebel 20 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik 2 4 5 Modellierung Einige Hinweise zur Modellbildung sind bereits in Abschnitt 2 1 2 auf Seite 8 gegeben Daher werden hier nur noch erg nzende Hinweise zur Modellierung gegeben Aufgabe der Modellierung ist es das vorhandene System in einem experimentierbaren Modell abzubilden VDI3633 1 S 14 Der gew hlte Abstraktionsgrad ist wiederum direkt von der Zielstellung der Simulationsstudie abh ngig vgl Abschnitt 2 1 2 Hierbei gilt die Devise Modelliere so genau wie n tig nicht so genau wie m glich Wird diese Regel nicht beach tet werden die Kosten f r die Simulation unn tig hoch denn ein h herer Detaillierungsgrad f hrt zur berproportionalen Steigerung der Kosten Ein h herer Detaillierungsgrad kann sogar zur
89. er Kontakt zu neutralen Simulationsexperten aufge baut die auch in der Anwendung der Produkte einige Erfahrung besitzen und diese gern weitergeben Hierf r sind Forschungseinrichtungen wie die Hochschule Mittweida FH Quest die TU Chemnitz Plant Simulation Enterprise Dynamics und die TU Bergakademie Freiberg Plant Simulation 3D Create ebenso hervorzuheben wie einige Nico Nebel 45 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware Unternehmen z B Siemens VDO ProModel H rmann Rawema Plant Simulation Flug hafen Z rich AG Arena sowie Xenon GmbH 3D Realize In pers nlichen Gespr chen wurden Motivation und Zielstellung der Einf hrung von Simulation in die SITEC GmbH beschrieben und anschlie end die Vor und Nachteile aus Anwendersicht dargestellt Gr tenteils decken sich diese Informationen mit denen der Hersteller wenn auch einige Funktio nen relativiert wurden Ein besonders hoher Erkenntnisgewinn resultiert aus der Arbeit mit Demo bzw Studentenversionen der jeweiligen Programme Bei dieser relativ aufwendigen Methode werden Tutorials durchgearbeitet und mitgelieferte Beispielmodelle nachvollzogen Dies hilft vor allem beim Einsch tzen der nicht monet r bewertbaren Kriterien wie z B Benutzeroberfl che amp Bedienung aber auch technische Details wie z B Umfang der mitge lieferten Modellbibliothek K nnen hervorragend berpr ft werden All diese Methoden tra gen dazu bei ein umfassendes Bild
90. er Produktion Durch den patentgesch tzten Systembaukasten f r die Montage VARIOMODUL ist es der Firma SITEC GmbH gelungen schnell und individuell auf Kundenw nsche einzugehen Mithilfe dieses Systembaukastens k nnen teil oder vollautomatisierte Montageanlagen g ns tig und schnell realisiert werden Durch die Modifikation der einzelnen Systemmodule wer den verschiedene F ge Transport Handlings und Pr foperationen integriert Werden diese Module miteinander gekoppelt entstehen komplexe leistungsf hige und hochflexible Monta geanlagen Im Rahmen einer Angebotserstellung muss eine Montagetechnologie unter den gegebenen Kundentrestriktionen wie z B Produktivit tsmerkmale innerhalb eines kurzen Zeitraums erarbeitet werden Da es einerseits aus zeitlichen Gr nden nicht m glich und aus wirtschaftli chen Gr nden nicht sinnvoll ist die gesamte Anlage in diesem Zeitraum zu konstruieren zu fertigen und zu testen aber andererseits dem Kunden die Erf llung der Kennwerte des Las tenheftes zugesichert werden muss werden durch Erfahrungen und Sch tzungen die Parame ter hnlicher Anlagen auf die neu zu planende Anlage appliziert Bei einer Zunahme der Funktionalit t und Komplexit t einer Montageanlage k nnen die Auswirkungen des Zusam menwirkens der einzelnen Stationen jedoch immer ungenauer abgesch tzt und beurteilt wer den Hier kann mit dem fr hzeitigen Einsatz von Simulationen in der Planungsphase Abhilfe ge schaffen wer
91. er beschriebenen Eigenschaften werden dann in einer Nutzwertana lyse als gewichtete Kriterien genutzt um die verschiedenen Simulationsprogramme miteinan der vergleichen zu k nnen Nach der Nutzwertanalyse als Grobauswahl werden die selektier ten Programme in einer Feinauswahl diffiziler untersucht Hierf r wird eine Montageanlage der SITEC GmbH gew hlt die alle charakteristischen Eigenschaften des Montageanlagen spektrums des Unternehmens enth lt Diese Anlage wird mit den ca 3 selektierten Program men modelliert und simuliert Anhand der Umsetzung von Modellbildung und Simulation wird die Entscheidung f r oder gegen ein Programm getroffen Das vollst ndige und detail lierte Ablaufdiagramm Abbildung 16 f r die Auswahl eines Simulationsprogramms befindet sich auf Seite 40 Nico Nebel 39 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware BEEN EE HEES EHNEN s Beschreibung der Einzelschritte Phase 1 Ausgangspunkt Sollzustand 2 Erstellung des Anforde rungskatalogs f r die Simulationssoftware Vorbereitung 3 Programminformation Gewichtungsinforma tionen der Kriterien Preisinformationen 4 Durchf hren der Nutzwertanalyse 5 Nutzwertanalyse Grobauswahl 6 Programm f r engere Auswahl geeignet 7 Ausscheiden der Software im Auswahl prozess 8 Daten Referenzanlage Prozesse Zeitbedarfe Streuungen Verteilungen St rungen Layouts 9 Modellierung des Referenzmodells 10
92. eringf gigem Mehrwert erheblich h here Kosten in der Anschaf fung verursacht Abbildung 21 Die Lizenzkosten von Arena und Enterprise Dynamics sind nur minimal verschieden Aufgrund der erheblich hohen Kosten f llt Plant Simulation nicht in die engere Auswahl Nico Nebel 50 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware 45000 40000 35000 30000 25000 E Arena 20000 Nutzwert Pkt Kosten 15000 10000 5000 0 Enterprise Dynamics Wittness a PlantSimulation Nutzwert Abbildung 21 Gegen berstellung Kosten Nutzenverh ltnis einzelner Programme In einem zweiten Schritt werden die Erf llungsgrade der einzelnen Kriterien von Arena und Enterprise Dynamics miteinander verglichen Hierf r eignet sich die Darstellung im Netzdia gramm Abbildung 22 Da sich beide Programme in keinem Kriterium wesentlich unter scheiden Kann keine objektive Entscheidung f r oder gegen eines dieser Programme gef llt werden Aus diesem Grund werden nun beide Programme im Rahmen der Feinauswahl gr ndlicher miteinander verglichen F r die Feinauswahl werden somit folgende Programme herangezogen 3D Create Witness Enterprise Dynamics Arena Sonstiges Kosten Montagegerechte amp schnelle Modellbildung Bedienung amp Benutzeroberfl che Arena Enterprise Dynamics Berechnung amp Auswertung Schnittstellen
93. erseits ist der Rechner w hrend der Arbeitszeit nicht blo ckiert und kann f r andere Aufgaben genutzt werden andererseits verk rzt sich die Experi mentierzeit f r den Anwender er muss nur einmalig die Werte der Parameter bestimmen und erh lt danach alle Ergebnisse ohne weitere T tigkeiten durchzuf hren 5 2 3 Liste der zu vergleichenden Simulationstools Ein wichtiger und zeitaufwendiger Schritt zur Umsetzung dieser Diplomarbeit stellt die Re cherche nach vorhanden Simulationsprogrammen und deren Eigenschaften dar Nachdem im vorherigen Schritt ein Anforderungskatalog erstellt wurde m ssen nun die Informationen beschafft werden um die Programme hinsichtlich der gestellten Anforderungen m glichst treffend bewerten zu k nnen Hierf r sind verschiedene Methoden zum Einsatz gekommen In einem ersten Schritt erfolgte eine umfangreiche Recherche nach am Markt existierenden Simulationsprogrammen die f r die Materialflusssimulation in Produktion und Logistik relevant sind Einen breiten berblick hierf r bot die aktuelle Markt bersicht der Firma Soft Guide GmbH amp Co KG Auf deren Internetseite vgl SOFT werden s mtliche Programme bersichtlich nach Kategorie geordnet dargestellt und beschrieben Sie bot eine solide Grund lage f r weitere Recherchen Die Firma Simplan GmbH stellt auf ihrer Internetseite vgl SIMT ebenfalls verschiedene Simulationstools vor Erg nzende Recherchen in verschiede nen Fachb chern vgl K
94. ersichtlich dass das Ablegen des Geh uses im Rundtisch ein Ereignis darstellt dieses Ereignis bewirkt das Ausl sen eines neuen Ereignis ses die Taktung des Rundtisches Dieses neue Ereignis bewirkt wiederum ein Ereignis n mlich das Einlegen des Einlegeteils Jedes dieser Ereignisse ist dabei an einen Ort die jeweilige Station des Rundtisches und an eine Zeit gebunden Werden die ablaufenden Vorg nge in immer mehr Ereignisse gegliedert l sst sich die Simu lation im Grunde beliebig genau durchf hren Diese Tatsache wirft wieder die Frage nach dem Detaillierungsgrad des Modells auf vgl Abschnitt 2 1 2 Da in einer ereignis orientierten Simulation ausschlie lich Ereignisse betrachtet werden hat das Auswirkungen auf das dynamische Verhalten eines Simulationsmodells Es gibt Systemzust nde die im realen System erheblich Zeit verbrauchen hingegen im Simulationsmodell keinerlei Rechen zeit verbrauchen z B R stprozess einer Anlage Hingegen werden Ver nderungen im Sys tem mit einer Rechenzeit verarbeitet die im real existierenden System keinerlei Zeit verbrau chen z B gleichzeitiges Eintreten vieler Ereignisse an verschiedenen Orten Diese Eigen schaft erm glicht es eine Simulation schneller oder langsamer als die Realit t ablaufen zu lassen Das ist ein gro er Vorteil denn so k nnen mehrere Simulationsl ufe in kurzer Zeit stattfinden wobei die realen Prozesse Tage Wochen oder Monate in Anspruch nehmen Das Geschwindigke
95. erung oder einen dem Rundtakttisch hnlichen Baustein zu erhalten schei terte Aus diesem Grund ist nur eine vereinfachte Version des Rundtakttisches modelliert worden in dem nur eine Prozesszeit eingegeben werden kann Diese ist gleichzeitig die Takt zeit des gesamten Rundtakttisches Das somit erstellte Simulationsmodell Abbildung 1 liefert keine Ergebnisse die auf die reale Anlage bertragbar sind Run Sierudate E deimia QUESTIb MODELS Monit mer E delmia o Dr Model ianed Bun CAD Da Jocis Leri Pei pop d 9 J Reseyfill l Abbildung 1 Modellierte Referenzanlage mit Delmia Quest Nico Nebel A 66 Anlage 8 Modellierung der Referenzanlage mit weiteren Simulationsprogrammen Modellierung mit Plant Simulation Die Implementierung des Referenzmodells in das Programm Plant Simulation wurde voll st ndig von H rmann Rawema durchgef hrt Das erstellte Simulationsmodell und die Vorge hensweise sind anschlie end in einer Pr sentation vorgestellt worden Es best tigt sich die Annahme dass sich Plant Simulation grunds tzlich f r die Simulation von Montageprozessen eignet F r die erstmalige Modellierung der Referenzanlage inkl des Definierens der Modellbausteine ben tigt ein erfahrener Simulationsexperte vier Tage Das so entstandene Modell bildet die ablaufenden Prozesse detailliert ab und ist zudem f r die Kun denpr sentation anschaulich aufgearbeitet Abbildung 2 Die Modellierung der gleichen Anlage aus vorha
96. erverwendbarkeit und Flexibilit t bestehen keine gro en Unterschiede zwischen beiden Programmen Modellbausteine k nnen per Mausklick eingef gt gel scht und unterschiedlich angeordnet werden Nachteilig ist dass beim Austauschen eines Bau steins durch einen anderen z B ein Rundtakttisch mit 4 Stationen durch einen mit 8 Statio nen alle Verkn pfungen des Bausteins gel scht und manuell neu erstellt werden m ssen Das von der Firma Incontrol GmbH erstellte Referenzmodell ist nur teilweise funktionsf hig Die Simulation kann gestartet werden und die Systemzust nde werden auch korrekt angezeigt Allerdings sind kleinere Fehler im Ablauf vorhanden Beispielsweise dreht sich der Rundtakttisch vom Modul 2 auch dann weiter wenn kein Teil vom Modul 1 bereitgestellt wird zu erkennen an der oberen nicht besetzten Station im Modul 2 in Abbildung 33 Auch der optische Eindruck des Simulationsmodells ist schlechter als der des Modells von 3D Create Diese M ngel beruhen darauf dass aus betrieblichen Gr nden der Firma Incontrol GmbH f r die Modellierung insgesamt weniger Zeit zur Verf gung stand als dem Autor dieser Arbeit in der zweit gigen Schulung bei der Dualis GmbH Sie sind keineswegs auf fehlende Funktionen oder M ngel des Programms zur ckzuf hren Model Layout lol D x Operations Selection View Modes Out 28 u rn Lil 50 1 See bergabe CGoh uze r E Moduli Modul 2 Modul 3
97. eschreibung Z 1 Eingang des nderungs wunsches des Kunden bei PL 2 Information an zust ndigen PL Leiter 3 Analyse des Bearbeitungs PL standes 24 nderung realisierbar e IPL 5 Absage an den Kunden PL 4a Umsetzung der nderung P K 6 nderung hat kostenm ige PL und oder terminliche Auswirkungen 7 Kostenkalkulation bei kosten Sex i PL m igen Auswirkungen Informa tion des Kunden ber zus tzliche Aufwendungen und oder Termin nderung Methodik Istzustand ohne Simulation Auswirkungen die durch nderung der Anlage entstehen k nnen nur abgesch tzt werden geringere Entscheidungssicherheit Methodik Sollzustand mit Simulation Auswirkungen die durch nderung der Anlage entstehen k nnen durch Simula tion auf sichere Datenbasis gestellt wer den h here Entscheidungssicherheit durch fundierte Simulationsergebnisse Aufzeigen der Auswirkungen mit Hilfe der verschiedenen Simulationsl ufe m glich A 16 Anlage 3 Verfahrensanweisung f r die Auftrags nderung im Anlagenbereich Ablaufdiagramm und Beschreibung Z Methodik Istzustand Methodik Sollzustand ohne Simulation mit Simulation 8 Kunde h lt nderungswunsch PL aufrecht schriftliche Best tigung 9 Schriftliche Best tigung der PL nderung an den Kunden 10 Einleitung der notwendigen L Ma nahmen zur Realisierung der nderung in Anlehnung an SITE7 ZA Ef Nico Nebel Anlage 4 Kurzbeschreibung de
98. eser Diplomarbeit war die Auswahl eines geeigneten Programms f r die Simula tion der Montageanlagen der SITEC Industrietechnologie GmbH Dieses Ziel ist nach Mei nung des Autors erreicht worden Der hierf r gew hlte L sungsweg wie er in Kapitel 1 dargestellt ist lie sich gut in die Pra xis umsetzen Die zweistufige Vorgehensweise mit Fein und Grobauswahl erwies sich als notwendig da eine detaillierte Untersuchung aller Programme im Rahmen dieser Diplomar beit nicht m glich gewesen w re und die reine Nutzwertanalyse nur eine grobe Einsch tzung der Programme zul sst Die Tatsache dass die in der NWA vorn platzierten Programme relativ dicht in der Bewertung beieinander liegen best tigt zudem auch die Notwendigkeit der Feinauswahl Diese NWA bietet nach Meinung des Autors einen umfangreichen berblick ber die am Markt vorhandenen Simulationsprogramme Die vielseitige Art der Informationsbeschaffung bei Anbietern Anwendern und Forschungseinrichtungen verhinderte eine einseitige und somit verf lschte Einsch tzung der Simulationsprogramme Es zeigte sich auch dass eine allgemei ne Bewertung von Simulationsprogrammen nicht sinnvoll ist Erst anhand eines konkreten Anwendungsfalls in diesem Fall die Simulation modularer Montageanlagen k nnen aussa gekr ftige Vergleiche und Schlussfolgerungen erbracht werden F r andere Anwendungsge biete k nnen sich v llig abweichende Platzierungen ergeben Die Feinauswahl in Form der Modellie
99. f hrt zu umfangreichen nderungsarbeiten es ist daher f r eine Simulation in der Konzeptionsphase nicht geeignet ProModel fehlt zudem leider eine ent scheidende Eigenschaft Elemente lassen sich nicht als Vorlage in einer Bibliothek abspei chern und sofort wiederverwenden Nico Nebel A 42 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme Programmname Arena Version 10 0 2005 Hersteller Rockwell Software Inc Vertrieb in Deutschland SAT Simulations und Automations Technologie AG Badenweilerstra e 4 79115 Freiburg Website www arenasimulation com www satgmbh de 1 Montagegerechte amp schnelle Modellbildung Die Modellbildung in Arena orientiert sich stark an den abzubildenden Prozessen Zur Simu lation wird ein entsprechendes Ablaufdiagramm in Arena erzeugt die einzelnen Prozess schritte lassen sich mit Hilfe von Dialogfenstern oder Tabellen anpassen Die Erzeugung solcher Ablaufdiagramme erfolgt schnell per Drag and drop vorgefertigte Elemente stehen dazu zur Verf gung Allerdings sind dies nur die wichtigsten Elemente wie Quellen und Senken Spezielle Bausteine f r die Modellierung von Montageprozessen stehen nicht zur Verf gung Die Konstruktion eigener Bausteine soll laut Arena m glich sein konnte aber im Rahmen der Nutzwertanalyse nicht gefunden werden Das Simulationsmodell l sst sich hierarchisch strukturieren 2 Bedienung amp Benutzeroberfl che Die Programm
100. ft schwer abzusch tzen Simulation bietet mit der M glichkeit der virtuellen Experimente am Simulationsmodell eine effektive Methodik diesen Entscheidungsprozess zu unterst tzen Der vollst ndige Ablauf plan mit Methoden und Zust ndigkeiten ist in der Anlage 3 abgebildet Nico Nebel 32 Kapitel 3 Analyse des Istzustandes der Firma 3 2 5 Zusammenfassung Die Analyse des Istzustandes ergab dass vor allem bei der Ermittlung von Kennwerten im fr hen und mittleren Planungsstadium beim Vergleich verschiedener L sungskonzepte und bei der Pr sentation von L sungsvorschl gen einige Defizite zu verzeichnen sind Die Tat sache dass die einzelnen Prozesszeiten unterschiedlich stark streuen dass St rungen zuf llig verteilt auftreten und unterschiedlich lang anhalten und dadurch die Ermittlung der Taktzeit Verf gbarkeit erschweren ist ein Hauptgrund f r die Einf hrung von Simulation im Unter nehmen Zudem wurden Schwierigkeiten bei der Vermittlung von L sungskonzepten und Konstruktionsentw rfen analysiert Die hier angewandten Methoden Zeichnungen Ablauf diagramme verbale Beschreibungen k nnen die Dynamik der Prozesse in der Anlage nur unzureichend darstellen Anhand neuer Kommunikationsmethoden besteht die M glichkeit Missverst ndnisse zu minimieren und das Verst ndnis der Montageanlage beim Kunden und in anderen firmeninternen Abteilungen z B Programmierung zu steigern Nico Nebel 33 Kapitel 4 Beschreibung des S
101. g von E D 66 Tabelle 8 Entstehende Kosten f r die Anschaffung von Arena 70 Nico Nebel VII Abk rzungsverzeichnis Abk rzungsverzeichnis ASIM une nenne Die Arbeitsgemeinschaft Simulation ELE tee E EE Ee Betriebsdatenerfassung GE 4 uses ns Central Processing Unit RA LE Data Matrix Code ECM aere ee ee Electrochemical Machining e E RE Finite Elemente Methode SC ISS SNE First In First Out BIN reines Garbage In Garbage Out NE L ER Graphical User Interface EE uns Institut f r Betriebswissenschaften und Fabriksysteme MEIER R ERORA Maschinendatenerfassung MTBE ensure Mean Time Between Failures MEER esse engere Mean Time To Recover NWA asien Nutzwertanalyse RE eege ett eee area ee Rundtisch VRML as a is IR ae alerts Virtual Reality Modeling Language ZE eisen Zeiteinheiten Nico Nebel IX Kapitel 1 Einleitung 1 Einleitung 1 1 Problemstellung Die modernen Konsumg ter erfordern infolge der immer k rzer werdenden Lebenszyklen und des Wunsches nach individueller Anpassung ein enormes Ma an Flexibilit t in der Entwicklung und Fertigung Nur wer die Zeichen der Zeit erkennt und so schnell wie m glich auf die ver nderte Lage reagieren kann hat eine Chance sich im globalen Wettbewerb zu behaupten Diese Tendenzen die auch zunehmend bei industriellen G tern zu verzeichnen sind stellen einen besonderen Anspruch an die Gestaltung der Produktionsmittel besonders im Montage bereich als zumeist letzten Schritt in d
102. ge Video format avi ist ebenfalls m glich wurde aber nicht getestet 5 Kosten Delmia verlangt f r Quest zwei Geb hren Die einmalige Anschaffungsgeb hr Principal Lic Charge kurz PLC und die j hrliche Geb hr f r Wartung und Updates Annual Lic Charge kurz ALC Es m ssen beide Geb hren bezahlt werden Es werden zwei verschiedene Versionen f r Quest angeboten Die Runtimeversion QuestExpress und die Vollversion Quest Die Kosten f r QuestExpress liegen bei 5 700 PLC und 800 ALC Die Vollversion kostet hingegen 26 000 PLC und 3 460 ALC Damit liegt Quest im oberen Preissegment der angebotenen Simulationsprogramme 6 Sonstiges Delmia Quest arbeitet sehr eng mit anderen Programmen der Delmia Produktgruppe zusam men Leider verweist Delmia in seinen Produktprospekten nicht auf Referenzen sodass die Marktpr senz schlecht abgesch tzt werden kann Der Support erfolgt ber Telefon E Mail vom deutschen Vertriebspartner CENIT AG Es steht kein kostenloser Viewer f r in Delmia erstellte Modelle zur Verf gung Lediglich der Export in eine VRML Datei und die anschlie Bende Betrachtung mit Hilfe eines kostenlosen Add on f r den MS Internet Explorer ist m g lich 7 Zusammenfassung Fazit Die Arbeit mit Quest ist sehr kryptisch und nicht intuitiv Auch die M glichkeit der Modellie rung mittels Dialogfenster ist relativ umst ndlich Die Darstellungsm glichkeiten im 3D Orbit und die VRML Darstell
103. gehen wird im Folgen den erl utert Im ersten Schritt werden die Konstruktionsdateien aus SolidWorks in 3D Create importiert und vereinfacht Vereinfachung bedeutet dass die Anzahl der Polygone extrem reduziert wird um die Systemperformance zu gew hrleisten Hierf r existieren automatische Mecha nismen die z B alle Bohrungen kleiner 10 Millimeter entfernt oder die Anzahl der Polygone um 50 reduziert Dies bedeutet eine gro e Zeitersparnis im Vergleich zur manuellen Redu Nico Nebel 54 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware zierung der Polygone Importierte Elemente k nnen in ihre geometrischen Objekte zerlegt werden oder es k nnen mehrere geometrische Objekte zu einem Element zusammengefasst werden Diese Funktion ist hilfreich um bestimmte Objektelemente zu animieren 3D Create verf gt zudem ber ein eigenes Werkzeug zum Erzeugen von Geometrie Es k nnen einfache Grundelemente wie z B Zylinder Kegel Quader erzeugt werden Mit Hilfe von Kopieren und Spiegeln entstehen schnell die gew nschten K rper denen anschlie end die Werk stoffsorten z B Aluminium Chrom zugewiesen werden Im n chsten Schritt k nnen Ablauflogik Schnittstellen und Parameter der Geometrie zugewiesen werden Die Schnittstel len dienen dazu sp ter Elemente im Layout miteinander automatisiert zu verbinden Hierf r existieren Materialfluss Informationsfluss und Hierarchieschnittstellen Durch die Vergabe von Vater Sohn Be
104. glich ist Gerade im kurzen Angebotszeitraum in dem viele Freiheitsgrade des Anlagenkonzeptes vorhanden sind ist diese Methode von Vor teil Nachteilig an diesem Konzept ist dass f r das Anlegen der kompletten Bausteinbiblio thek viel Zeit im Voraus beansprucht wird Dieser Mehrbedarf an Zeit wird sich jedoch be dingt durch den modularen Aufbau der Montageanlagen nach wenigen Simulationsstudien amortisieren Wiederverwendbarkeit Flexibilit t der Simulationsmodelle Die mit 3D Create erstellten Simulationsmodelle werden als Layout Datei abgespeichert Diese Datei enth lt alle aus der Bausteinbibliothek eingef gten Modellbausteine die einge stellten Werte der Parameter und zus tzliche im Layout selbst erstellte Elemente Es ist pro blemlos m glich per Drag and drop vorhandene Bausteine durch andere zu ersetzen zu l schen oder neue Bausteine hinzuzuf gen Der Simulationsbenutzer kann im Layout die Bausteine schnell und einfach per Maus verschieben verschiedene Kombinationen modellie ren und die Auswirkungen ge nderter Parameter ermitteln Dadurch wird das Simulationsmo dell sehr flexibel und l sst sich auf verwandte Problemstellungen schnell anpassen Die Programmstruktur von 3D Create passt sich dem modularen Aufbau der Montageanlagen der SITEC GmbH an d h genau wie die realen Montageanlagen setzen sich die Simulations modelle aus den immer wiederkehrenden gleichen Elementen zusammen Die Anzahl der vorhandenen Elemente i
105. gnet Zeitdaten k nnen entweder aus vorhanden MDE BDE Systemen ausgelesen oder selbst aufgezeichnet werden und eventuell durch Erfahrungswerte erg nzt werden Eine geeignete Hilfestellung bei der Zeiterfassung bieten hierbei die Metho den nach REFA 2 4 4 Datenaufbereitung Die gesammelten Daten k nnen nicht ohne Weiteres in das Simulationsmodell implementiert werden Sie m ssen vorher auf Plausibilit t gepr ft werden Wenn die Daten glaubhaft f r das Simulationsmodell sind muss in einem n chsten Schritt berpr ft werden ob die Qualit t und Quantit t der Datenmenge ausreicht um die Zielsetzung der Simulationsstudie zu erreichen Die meisten Prozesszeiten weisen eine gewisse Schwankung auf hier ist die berlegung anzustellen ob es ausreichend ist die Schwankungen mittels Mittelwert und Streuung abzu bilden oder ob hierf r eine statistische Verteilung ermittelt werden muss da diese es er m glicht die Schwankungen der Prozesszeiten genauer abzubilden Auch die Modellierung von Ausf llen von Maschinen muss genau berlegt und mit der Zielstellung abgestimmt werden Als konkretes Beispiel wird die Dimensionierung von Puffern einer Taktstra e betrachtet Die Puffer sollen Teile auffangen wenn die nachfolgende Station ausf llt Wird bei der Model lierung der St ranf lligkeit die Ausfallzeit in Form eines Durchschnittswertes beschrieben durchschnittliche Ausfallzeit pro Schicht 14 Minuten so wird ein anderes Simulations
106. halb kann keine Produktion auf Dauer erfolgen Da in einer Simulation immer nur ein endliches Modell betrachtet werden kann besitzt jedes dieser Modelle eine Systemgrenze mit Schnitt Nico Nebel 9 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik stellen nach au en z B Senken Quellen Es liegt nun wieder in der Hand des Modellierers wie weit er sein Modell ausdehnt und ob er zur Simulation z B von Montageanlagen die Montageanlage an sich die Fertigungslinie oder die gesamte Fertigungshalle modelliert Diese Entscheidung muss ebenfalls in Abh ngigkeit vom Ziel der Simulationsstudie gef llt werden 2 1 3 Dynamische Prozesse Beim Simulieren werden immer dynamische Prozesse betrachtet Statische Prozesse die keinerlei Ver nderung unterliegen m ssen nicht simuliert werden da hier kein Erkenntnis gewinn zu erwarten ist Um die dynamischen Prozesse abbilden zu k nnen arbeiten die meis ten Simulationsprogramme ereignisorientiert Dies bedeutet der Simulator wartet auf Ereig nisse die wiederum neue Ereignisse ausl sen Das Ereignis wird mindestens durch Ort und Zeit beschrieben Kuhn 98 S 3 4 Als Beispiel wird eine Montageanlage betrachtet Wird ein Geh use in einem Rundtisch abgelegt so wird dies erkannt und der Rundtisch taktet eine Station weiter In dieser Station wird ein Einlegeteil eingelegt der Rundtisch taktet weiter und an der n chsten Station werden beide Teile miteinander verschwei t Es ist
107. hritt wird aus den vorher erstellten Bausteinen das Gesamtlayout der Monta geanlage modelliert Hierf r sind die Modellbausteine aus der Bausteinbibliothek per Drag and drop in das Layout einzuf gen Die vorher definierten Schnittstellen und Ablauflogik erm glichen eine schnelle Verkn pfung der einzelnen Bausteine im Layout Diese Verkn p fung erfolgt dadurch dass zwei zu verbindende Elemente per Mausbewegung in r umliche N he gebracht werden Die Schnittstellen werden dann automatisch erkannt dargestellt in Form eines gr nen Striches zwischen beiden Schnittstellen und verbinden sich Dieses Ver fahren wird hier als Plug amp play bezeichnet Abbildung 26 Per Drag and drop die Modellbausteine aus der Per Maus die Komponenten in Beim Loslassen der Modellbibliothek in das Layout ziehen vgl Schritt 2 r umliche N he bringen Die Maustaste werden die in Abb 28 Schnittstellen werden automatisch Elemente korrekt erkannt dargestellt mit dem positioniert und gr nen Strich verbunden Abbildung 26 Plug amp play Verfahren Im dritten und letzten Schritt werden anlagenspezifische Elemente im Gesamtlayout er g nzt Dies k nnen z B Elemente sein die in anderen Anlagen nicht wiederverwendet wer den und bei denen sich deshalb die Erstellung eines autonomen Modellbausteines mit Schnitt stellen nicht lohnt Die Eigenschaften vorhandener Elemente werden ber die jeweiligen Parameterseiten einfach und schnell definiert Ab
108. hwindigkeit von Simulationsexperimenten l sst sich stufenlos verstel len So k nnen viele Simulationsl ufe in kurzen Zeitr umen realisiert werden oder wichtige Details in Zeitlupe untersucht werden e Wichtige Entscheidungen k nnen auf Grundlage fundierter Simulationsergebnisse ge troffen werden e Die Auswerte und Pr sentationsm glichkeiten sind vielf ltig e Extreme Situationen sind problemlos simulierbar e Vor und Nachteile verschiedener Varianten werden offensichtlich Ein gut aufbereitetes Modell mit Animationen eventuell sogar in 3D ist f r eine berzeugen de Pr sentation der Anlage beim Kunden sehr gut geeignet und stellt somit einen Wettbe werbsvorteil gegen ber der Konkurrenz dar PROD Zusammenfassend kann gesagt werden dass Simulation als eine Art Versicherung bei der Findung von Entscheidungen komplexer Zusammenh nge dient deren Nutzen im Voraus schlecht absch tzbar ist Durch die Validierung der Anlagen in der Planungsphase k nnen Risiken minimiert werden Zudem stellt Simulation und Animation besonders von 3D Modellen ein effektives Werkzeug f r die berzeugung der Kunden in der Angebotsphase dar IPA S 1 PROD SIMP S 6 Um das Werkzeug der Simulation nutzen zu k nnen sind einige Aufwendungen notwendig Es entstehen dabei Kosten f r einzusetzendes Simulationspersonal Lizenzen f r Simulations software Rechentechnik Folgekosten durch Produktupdates und Wartungsvertr ge Diese Kosten in quantif
109. i ist nicht m glich 5 Kosten Die Kosten f r eine Einzelplatzlizenz von ProModel liegen bei 18 445 inkl 19 Umsatz steuer Es wird zus tzlich noch eine Runtimeversion Gold angeboten diese kostet 4000 F r die Zusatzmodule SimRunner und 3D Animator sind zus tzlich je 2000 aufzubrin gen Die Schulung bei ProAspect in M nchen kostet f r 2 Tage 1000 pro Person und im eigenen Haus 2000 f r max 4 Personen Die j hrlichen Wartungsgeb hren belaufen sich auf 12 der Lizenzkosten der installierten Programme Daf r werden Produktupdates und Support per Telefon E Mail Fax und dem sogenannten Solutionscafe geliefert 6 Sonstiges Die Software ProModel wird von einem der wichtigsten Kunden der SITEC GmbH einge setzt Siemens VDO in Limbach Oberfrohna Eine Demoversion mit eingeschr nktem Funkti onsumfang wurde auf Anfrage zur Verf gung gestellt Der Support wird wie in Punkt 5 beschrieben per Telefon E Mail Fax und Solutioncafe bereitgestellt Es gibt ein Plug In f r den Internet Explorer mit dem Simulationsmodelle von ProModel betrachtet werden k nnen dieses ist kostenlos 7 Zusammenfassung Fazit ProModel ist ein umfassendes Simulationsprogramm im 2D Bereich Leider kann keine hie rarchische Modellbildung in ProModel vorgenommen werden Auch bei der Vorf hrung von ProModel wurde ein wesentlicher Nachteil sichtbar das Austauschen von Modellbausteinen in einem komplexen Modell
110. ico Nebel 72 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware zeiten oder Kollisionen zu erkennen Ein solches Werkzeug ist in den anderen Program men nicht vorhanden Die Lizenz und Wartungskosten sind im Vergleich zu Enterprise Dynamics und Arena die geringsten E D ist in der Anschaffung 2 mal Arena 3 5 mal so teuer siehe Abbildung 37 E Einmalig Preis D CH CH CH CH 30000 m J hrlich Abbildung 37 Vergleich der einzelnen Programmkosten Im Fall eventuell auftretender Schwierigkeiten bei der Modellierung von Anlagenmodulen stellt die geringe Entfernung zum Vertriebspartner der Dualis GmbH in Dresden einen Vorteil gegen ber den anderen Vertriebspartnern dar SAT AG mit Sitz in Freiburg In control GmbH mit Sitz in Wiesbaden da die Vermittlung von zu modellierenden Prob lemstellungen an den Anlagen selbst besser haptisch erfolgen kann als ber Telefon und E Mail Ein Vorteil der beiden anderen Programme im Vergleich zu 3D Create ist die M glichkeit der Modellierung in 2D die in 3D Create nicht m glich ist Die Modellierung und Animation der Anlagen in drei Dimensionen dauert erfahrungsgem l nger als in 2D Arena und E D bieten f r die Modellierung insgesamt auch mehr Dialogfenster und vorgefertigte Logik an und bilden somit einen roten Faden in der Vorgehensweise der Modellierung Zusammenfassend wird festgestellt dass der Umgang mit dem Programm 3D Create
111. ie verschiedene kom munikative Aufgaben z B Beratungen im Konzeptausschuss oder Kundenkonsultationen unterst tzen Die Defizite liegen hier vor allem bei der Berechnung von Anlagenkennwerten wie z B Taktzeit Verf gbarkeit Durchlaufzeit Die analytischen Methoden k nnen die Streuungen der Prozesszeiten und Zuf lligkeiten des Maschinenausfalls nicht ber cksichtigen Erfahrene Projektleiter sch tzen diese Kennwerte relativ gut ab Sie und vor allem neue Nico Nebel 31 Kapitel 3 Analyse des Istzustandes der Firma unerfahrene Projektleiter erhalten durch Simulation eine bessere Sicherheit bei der Absch t zung dieser Werte Im kommunikativen Bereich fehlen vor allem multimediale Methoden zur dynamischen Darstellung der ablaufenden Prozesse Dadurch besteht die Gefahr dass Perso nen die nicht direkt an der Entwicklung und Konstruktion der Anlage beteiligt sind die Funktionsmechanismen nicht vollst ndig verstehen Dies kann zu Missverst ndnissen und Fehlinterpretationen f hren In der Anlage 1 sind die Verfahrensanweisung die Methoden und Zust ndigkeiten der Angebotsbearbeitung detailliert dargestellt 3 2 3 Anwendung in der Realisierungsphase Die Realisierungsphase beschreibt den Zeitraum zwischen Auftragsvergabe und Auslieferung Hierbei soll Simulation bei der Durchf hrung der Konstruktion bei Projektbesprechungen und beim Einleiten von Ma nahmen nach z B negativen Leistungstests zur Anwendung kommen Die Probleme bei
112. ierte Simulation o Statistische Auswertung relevanter Gr en Taktzeit Durchlauf Verf gbar keit o Realistische Abbildung der Anlage in der Software CAD Layout 3 Ausf hrliche Beschreibung der Module in Anlehnung an RAD 07 Modul 1 1 Vorgaben e Zuf hrung Geh use aus Palette 1 e Zuf hrung Einlegeteil aus Palette 2 e Vorbehandeln Einlegeteil e Abblasen Bodenseite Nico Nebel A57 Anlage 7 Beschreibung der Referenzanlage Lesen DMC Laserschwei en Geh use Einlegeteil Wenden und Ablegen der Baugruppe Bestandteile Grundmodul mit Steuerung und Bedientableau 2 Palettiersysteme als Quelle zur Teilebereitstellung Beschickungs und Entnahmehandling Rundschalttisch mit 4 Stationen und drehbar gelagerten Werkst ckaufnahmen Rundschalttisch mit 4 x 2Aufnahmen Vorbehandeln Drehantrieb f r Schwei station mit synchron angetriebenem Niederhalter Laser Bearbeitungskopf Schutzgasversorgung mit Gasdurchflussmesser und Druckschalter Schwei rauchabsaugung div Dreh und Positioniereinheiten mit Greifern Teileanwesenheitskontrolle in jeder Station Zwischenpuffer Prinzipieller Ablauf Station 1 Geh use aus Palette entnehmen Geh use in Werkst ckaufnahme spannen Station 2 Einlegeteil aus Palette entnehmen Einsetzen Einlegeteil in Werkst ckaufnahme Vorbehandeln Vorbehandeln Entnehmen aus RT Wenden Abblasen Lesen DMC Einsetzen in Geh use engl Data Matrix Code Run
113. iese Anforderungen werden sp ter klassifiziert und sind im Anfor derungskatalog zusammengefasst Tabelle 2 Seite 42 Dieser Anforderungskatalog stellt die Basis f r die Bewertung der verschiedenen Programme dar Ziel ist es m glichst viele signifikante Merkmale zu definieren die in Ihrer Gesamtheit die Eignung von Programmen f r die Simulation von Montageanlagen gut bewerten k nnen Die Verdichtung der Anforderung und die Gewichtung verschiedener Merkmale erfolgt im n chsten Schritt der Nutzwertanalyse Nico Nebel 41 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware Tabelle 2 Anforderungskatalog an die Simulationssoftware Kriterium Beschreibung Kommunikation Import von Prim rdaten in der vorliegenden Form Zeiten Verteilungen Vorhandensein von Schnittstellen zu SolidWorks _ Kommunikation mit den Programmen des MS Office Montagerechte Modellbildung Modellkonstruktion per Drag and drop Gro es Sortiment an Modellbausteinen f r Montageprozesse Implementierung von St r Reparatur und R stzeiten Erstellen eigener Bibliotheken mit speziellen Modellbausteinen Bedienung Dialogsprache und Benutzerf hrung in deutscher Sprache Graphisch interaktive Benutzerf hrung Gute Softwareergonomie schneller Zugriff auf relevante Funktionen __Inhaltssensitive Hilfefunktion Hardware und G ngiger leistungsf higer PC keine berdimensionierte Softwareanforderung Hardwarea
114. iften hinterlegt Sie eignet sich besonders gut f r die Ana lyse des Istzustandes da sie die Verfahren in einer standardisierten Form dokumentiert und als firmeninterne Norm f r die Bearbeitung von Auftr gen gilt Aufgabe des Management Handbuches ist es die Produkt und Umweltqualit t der SITEC GmbH best ndig zu sichern bzw zu steigern SITE3 3 2 Anwendungsgebiete f r Ablaufsimulation in der SITEC GmbH 3 2 1 Gesch ftsfelder der SITEC GmbH Die SITEC Industrietechnologie GmbH ist in mehreren Gesch ftsfeldern t tig Sie forscht und produziert auf folgenden Gebieten Laseranlagen Montageanlagen Pr fst nde MDE BDE Systeme ECM Anlagen Ablaufsimulation soll ausschlie lich im Bereich der Montageanlagen eingesetzt werden da hier die Komplexit t der ablaufenden Prozesse besonders hoch ist und auch weiterhin steigen wird Dabei wird auch das Gesch ftsfeld der Pr fst nde tangiert da in den meisten F llen Pr fstationen in den Montageanlagen integriert sind Diese beiden Gesch ftsfelder ber schneiden sich also in einigen Punkten Im Bereich der Laseranlagen und ECM Anlagen ist eine Simulation der Ablaufprozesse nicht sinnvoll da hier aufgrund der berschaubarkeit der Nico Nebel 30 Kapitel 3 Analyse des Istzustandes der Firma Prozesse kein Erkenntnisgewinn zu erwarten ist Der Bereich MDE BDE besch ftigt sich mit der Erfassung und Aufbereitung von Maschinen bzw Betriebsdaten Es ist kein An
115. inauswahl bestand aus der Modellierung einer Montageanlage mit diesen Programmen Anhand dieser Feinauswahl wurde dann entschieden welches Programm das geeignetste f r die SITEC GmbH ist Alle in der Feinauswahl untersuchten Programme sind grunds tzlich f r die Simulation der Monta geanlagen geeignet 3D Create wurde deshalb empfohlen weil hier die Modellbausteine sehr autonom gestaltet werden k nnen und somit die Modellierung gesamter Anlagen mithilfe dieser Bausteine nur einen geringen Zeitaufwand ben tigt Die Qualit t der Modelldarstellung ist mit Abstand die beste im gesamten Vergleich Das sechste Kapitel bildet einen Ausblick ber die Vorgehensweise nach Abschluss der Dip lomarbeit Hier werden die n chsten notwendigen Schritte detailliert erl utert und einige Tipps f r die Einf hrung der Simulation ins Unternehmen gegeben Dieses Kapitel rundet diese Diplomarbeit inhaltlich ab und bildet den Ausblick Nico Nebel 82 Selbstst ndigkeitserkl rung Selbstst ndigkeitserkl rung Ich erkl re dass ich die vorliegende Arbeit selbstst ndig und nur unter Verwendung der angegebenen Quellen und Hilfsmittel angefertigt habe Alle Stellen die w rtlich oder sinngem aus Quellen entnommen wurden sind als solche gekennzeichnet Chemnitz den 31 08 2007 Nico Nebel Nico Nebel IX Literaturverzeichnis Literaturverzeichnis JASIM HOYA FELS 04 IPA ISL KELT 07 KUHN 97 KUHN 98 Nico
116. ine vorgefertigte Bausteinbibliothek an u a mit einem Modellbaustein Drehtisch An diesem Drehtisch ist u a die Anzahl der Stationen sowie die Taktzeit als Parameter einstellbar Abbildung 36 Das Problem an diesem Element ist dass nur eine Taktzeit einstellbar ist die bestimmt wann sich der Tisch dreht Die Rundtakttische der SITEC GmbH hingegen fragen zyklisch alle einzelnen Prozesse auf deren Status in Bearbeitung Bearbeitung abgeschlossen ab und drehen sich erst dann wenn alle Prozesse abgeschlossen sind Die M glichkeit die l ngste Prozesszeit eines Rundtakttisches als Taktzeit des Witness Drehtisches einzusetzen scheidet aus weil hierbei die Simulation die ablaufenden Prozesse nicht hinreichend realis tisch abbildet da durch die Streuung der Prozesszeiten an jeder Station im Voraus noch gar nicht feststeht welcher Prozess am l ngsten dauert Der Einfluss des Zufalls wird bei diesem Modellbaustein ignoriert dies widerspricht den Simulationszielen Daher wurde versucht den vorhanden Modellbaustein zu modifizieren Wie in den vorherigen Programmen ist es jedoch auch mit Witness nicht m glich ohne den Besuch einer Schulung oder Unterst tzung durch den Vertriebspartner diese komplexe Logik in den Baustein zu implementieren Die Modellierung der Referenzanlage durch den deutschen Vertriebspartner von Witness die Firma Lanner GmbH konnte aufgrund deren gro er Auslastung nicht umgesetzt werden Im Gegenzug wurde eine kostenfr
117. ingegeben Werte ab Eine inhaltssensitive Hilfe ist nicht vorhanden 3 Berechnung amp Auswertung Ein gro er Vorteil von SpeedSim ist wie im Namen schon gedeutet das Simulationszeitver h ltnis Durch das Abschalten von Animation wird die Simulation sehr schnell durchgef hrt und Ergebnisse liegen schnell vor Leider sind nicht alle Modelle statistisch auswertbar und es ist auch nicht m glich die Auswertungen in irgendeiner Art und Weise selbst anzupassen Die Ergebnisdarstellungsformen beschr nken sich auf einfache Linien und Balkendiagram me Eine Experimentierverwaltung ist nicht vorhanden Die Simulation kann online 2D animiert dargestellt werden Eine M glichkeit die Animation in drei Dimensionen darzustel len ist nicht gegeben Nico Nebel A21 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme 4 Schnittstellen SpeedSim arbeitet sehr eng mit MS Excel zusammen jedoch nur mit einer fest definierten Tabellenform Eine Datenbankanbindung ist nicht vorhanden K nnte jedoch ber Excel als Zwischenstation realisierbar werden Ein Import von CAD Dateien beispielsweise als Grund riss ist nicht m glich Ein Export der Animationen in ein g ngiges Videoformat ist auch nicht vorhanden 5 Kosten Die Kosten f r Hardware und Software sind vernachl ssigbar da SpeedSim nur geringste Anforderungen an die Hardware besitzt und mit dem g ngigen Windows Betriebssystem funktioniert Die Lizenzkosten f r die
118. ion m Anwendungsschwerpunkt Fertigungsplanung Definition von Makros Abbildung 2 Gewichtung der Unterkriterien Montagegerechte amp schnelle Mo dellbildung Bedienung amp Benutzeroberfl che m graphische interaktive Benutzerf hrung m deutschsprachige Dokumentation und Bedienung Eingabemasken mit Letztwertspeicherung m Mehrfenstertechnik sinhaltssensitiveHilfe Abbildung 3 Gewichtung der Unterkriterien Bedienung amp Benutzeroberfl che Berechnung amp Auswertung statistische Standardauswertung aller Modellelemente benutzerdefinierte Auswertung ohne Programmierkentnisse a Ergebnisdarstellungsformen Experimentierverwaltung Simulationszeitfaktor Online Animation 2D Animation 3D Animation Abbildung 4 Gewichtung der Unterkriterien Berechnung amp Auswertung Nico Nebel AS1 Anlage 5 Ergebnisse der Kriteriengewichtung Schnittstellen Importvon CAD Dateien SolidWorks E Schnittstellen zu MS Office Datenbanken a Export der Animationen in g ngige Videoformate Abbildung 5 Gewichtung der Unterkriterien Schnittstellen Kosten m Lizenzkosten Systemvorraussetzungen Hardware amp BS a Schulungskosten m Updatekosten Abbildung 6 Gewichtung der Unterkriterien Kosten Sonstiges m Kundenakzeptanz Marktpr senz E Weiterentwicklung gew hrleistet m Demoversion verf gbar m Support Email Telefon
119. itsverh ltnis h ngt dabei von mehreren Faktoren wie z B Rechengeschwin digkeit oder Anzahl der Ereignisse ab Kuhn 98 S 3 4 Nico Nebel 10 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik 2 1 4 Experimentierbares Modell Eine Simulation an sich f hrt nicht auf direktem Weg zur optimalen Gestaltung des Modells f r eine definierte Problemstellung Hier sind mathematisch analytische Verfahren im Vorteil da Sie auf ein zu l sendes Gleichungssystem hinauslaufen an deren Ende eine optimale L sung stehen kann Kuhn 98 S 4 Beim Simulieren hingegen werden die Ergebnisse ver schiedener Experimente hinsichtlich des Erreichens eines optimalen Sollzustandes verglichen Dies bedeutet dass das Simulationsmodell ber einen oder mehrere variable Einstellwerte Parameter verf gen muss die mit jedem neuen Simulationsdurchlauf ge ndert werden Es k nnen sowohl die Parameter als auch die Struktur des Modells ge ndert werden um zu verschiedenen Simulationsergebnissen zu gelangen Die VDI definiert das Simulationsexpe riment wie folgt Ein Simulationsexperiment ist die gezielte empirische Untersuchung des Verhaltens eines Modells durch wiederholte Simulationsl ufe mit systematischer Parametervariation oder Strukturvariation VDI 3633 1 S 3 Um m glichst schnell und mit wenig Aufwand zu einem verwertbaren Ergebnis der Simulati on kommen zu k nnen ist es notwendig dass im Voraus ein Versuchsplan aufgestellt wird
120. izierbaren Gr en auszudr cken ist f r allgemeine F lle aus mehreren Gr nden nicht m glich Zum einen schwanken die Lizenzkosten der einzelnen Programme enorm Sie bewegen sich im Bereich von ca 3 000 bis ca 50 000 Die entsprechenden Folgekosten f r Wartung und Update streuen hnlich weit Zum anderen ist der Personalauf wand bei jedem Simulationsprojekt unterschiedlich Werden nur kleinere Anlagen oder Ma schinen mit einfachen Prozessen simuliert ist der Aufwand entsprechend geringer als bei einer Simulation komplexer Anlagen Au erdem spielen Faktoren wie Mitarbeiterschulung Vertrautheit mit dem Simulationssystem hnlichkeit der Simulationsprojekte und die Erfah rung der Mitarbeiter eine enorme Rolle f r die Absch tzung des zeitlichen Verlaufs einer Simulationsstudie Diese Punkte lassen eine allgemein g ltige quantifizierte Sch tzung der Aufw nde von Simulation nicht zu Nico Nebel 27 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik Qualitativ lassen sich die Aufw nde entsprechend dem beschriebenen Vorgehen auf Seite 18ff in folgende Bereiche unterteilen Einarbeitung in das Gebiet der Simulation Auswahl eines geeigneten Simulationsprogramms und Durchf hren einer Simulationsstudie Die Ver teilung der Aufw nde f r das Durchf hren einer Simulationsstudie wird in Abbildung 13 dargestellt Die hier aufgef hrten Verh ltnisse dienen als Anhaltspunkt 80 70 60 50 40
121. l A 24 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme 3 Berechnung amp Auswertung Die Auswertem glichkeiten des Standardpakets von 3D Create ist auf wenige Auswertem g lichkeiten beschr nkt Weiterf hrende Statistiken sind im Statistikmodul enthalten welches zus tzlich erworben werden muss Eine Simulation ohne Animation ist nicht m glich es k nnen jedoch die Zeitintervalle f r die Aktualisierung der Animation sehr hoch eingestellt werden Trotzdem erfolgt die Simulation im Vergleich zu den anderen Programmen relativ langsam Die Ergebnisdarstellungsformen beschr nken sich im Standardpaket auf Krei dia gramme und einer Tabelle Im Statistik Add on ist eine Experimentierverwaltung vorhanden Die Qualit t der Animation und der 3D Darstellung ist fotorealistisch Eine Modellierung im zweidimensionalen Raum ist nicht m glich 4 Schnittstellen 3D Create besitzt eine Schnittstelle zum Importieren von Volumenmodellen aus SolidWorks Weitere Schnittstellen zu MS Excel oder Datenbanken sind nicht vorhanden Es ist m glich mit einem weiteren Zusatzmodul hochaufl sende Bilder und Videos f r Marketingzwecke oder Demonstrationen zu exportieren ber das eigenst ndige Programm Polytrans k nnen alle blichen Dateiformate in das 3D Create importiert und vereinfacht werden 5 Kosten Die Kosten f r die Einzelplatzlizenz von 3D Create betr gt 7 000 und ist somit sehr preis g nstig Die Geb hr f r Wart
122. lationsmodellen in E D eingegangen Diese Methodik ist anschlie end am erstellten Modell selbst ndig nachvollzogen worden Somit ergibt sich ein hnlich detaillierter Einblick in die Modellierung wie bei dem Programm 3D Create Es hat sich herausgestellt dass die Modellierung in E D der im Programm 3D Create hnelt In den n chsten Abschnitten werden daher berwiegend die Unterschiede in der Modellierung zwischen beiden Programmen hervorgehoben 5 4 3 2 Beschreibung der Modellbildung Enterprise Dynamics ist ebenso wie 3D Create eine bausteinorientierte Simulationssoftware allerdings wird nur in zwei Dimensionen modelliert Im sogenannten Library Tree sind alle vorhandenen Bausteine dargestellt und k nnen per Drag and drop in das Layout gezogen werden Dies bedeutet dass E D die gleiche Strategie zur Modellierung wie 3D Create verfolgt Zuerst werden neue Modellbausteine angelegt oder bereits bestehende Modellbau steine angepasst danach wird das Gesamtlayout der Montageanlage aus diesen Bausteinen modelliert und parametriert Auch die Benutzeroberfl che Abbildung 30 der Software hnelt derjenigen von 3D Create ist jedoch vollst ndig in Englisch Das konkrete Vorgehen zur Erstellung von Modellen wird in den n chsten Abschnitten detailliert beschrieben Nico Nebel 62 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware Enterprise Dynamics Student License Untitled lolx Fie Model Simulate Results
123. lationsprogramm Besonders hierbei ist die Modellierung des Systems mit Hilfe von Ablaufdiagrammen und deren Import aus MS Visio Besonders positiv ist das beigef gte Buch zur Testlizenz des Programms Nico Nebel A 44 Anlage 5 Ergebnisse der Kriteriengewichtung Anlage 5 Ergebnisse der Kriteriengewichtung Tabelle 1 Gewichtung der Kriteriengruppen D d d sg E 2 u E 5 5 D 2 2 Di Salal so 2 sl E 5 8282 os v 7 5 OS ol s3 O fi D et 5 E z bei 3 s2 20 0 5 5 o A EC u O 102 SA D 265 S a A m Nr Funktionalit tsgruppe 1 3 4 5 6 s s s Montagegerechte amp 1 schnelle Modellbildung 5 7915 4 T 2133 2 Bedienung amp Benutzer 3 e 7 4 5 6 25 16 67 oberfl che 3 ul amp Auswer 1 3 S 4 4 5 14 9 33 ung 4 Schnittstellen 5 6 6 D 2 6 25 16 67 5 Kosten 6 5 9 8 D 9 37 24 67 6 Sonstiges 3 4 5 4 1 D 17 11 33 S 150 100 Nico Nebel A45 Anlage 5 Ergebnisse der Kriteriengewichtung Tabelle 2 Gewichtung der Unterkriterien Montagegerechte amp schnelle Modellbildung LI OO i oO 5 0 N E om S xc OK 0 Ben ve 3 sr KS 35 EK SS E25 Pebo Ze 3 2 eo 222 a ZS ga D e E E co o E oo Si Oo E 505 2532 2x O Do Lg o g2 SG E vpe es 3 38 az DS sea EBES 5 S O c 325 ae So zahl A o 2 0 o Lu Nr Funktionalit t 1 3 4 6 Si S S 1 Modellkonstruktion per 6 8 5 9
124. le evtl in 3D die Montageprozesse dynamisch abbilden k nnen Durchgef hrt werden sollen diese Aufgaben zuk nftig von Anlagenkonstrukteuren und Projektleitern Der Vorteil in dieser Aufteilung besteht darin dass die Konstrukteure ihre Anlagenkonzepte selbst validieren k nnen Sie vereinigen dabei den Simulations und den Anlagenexperten in einer Person Der Projektleiter organisiert die Zusammenarbeit der verschiedenen Abteilungen und bildet die Schnittstelle zwischen den Kunden und der SITEC GmbH Er nutzt die Simulation vorwie gend zur Unterst tzung der Kommunikation mit dem Kunden und anderen Abteilungen Im f nften Kapitel wird die Umsetzung des L sungswegs beschrieben Ausgehend von der Konzeption des Sollzustandes wurde ein Anforderungskatalog an die Software erarbeitet Anschlie end wurde recherchiert welche Simulationsprogramme aktuell am Markt existent sind Dabei wurde auf Fachliteratur Marktspiegel und verschiedene Wissenstr ger auf dem Gebiet der Simulation zur ckgegriffen In einem zweistufigen Auswahlverfahren wurden schlie lich die Programme miteinander verglichen und das Programm 3D Create wurde f r die Verwendung empfohlen Die erste Stufe umfasste eine Nutzwertanalyse deren Kriterien von verschiedenen Personen der SITEC GmbH bewertet wurden die sp ter mit Simulation in Ber hrung kommen werden Aus dieser Nutzwertanalyse sind 4 Programme hervorgegangen die im Rahmen einer Feinauswahl intensiver getestet wurden Die Fe
125. lichen und die Methodik zur Selektierung des Programms dargestellt Anschlie end wird eine fundierte Empfehlung zur Auswahl eines Simulationsprogramms f r die Zwecke der SITEC Industrietechnologie GmbH gegeben und begr ndet Nico Nebel I Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis ABBILDUNGSVERZEICHNIS TABELLENVERZEICHNIS ABK RZUNGSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1 1 PROBLEMSTELLUNG 1 2 DIE FIRMA SITEC INDUSTRIETECHNOLOGIE GMBH 1 3 AUFGABENSTELLUNG UND ZIELSETZUNG DIESER DIPLOMARBEIT 1 4 VORGEHENSWEISE ZUR PROBLEML SUNG 2 GRUNDLAGEN DER SIMULATION IN PRODUKTION UND LOGISTIK 2 1 WAS IST SIMULATION 2 1 1 DEFINITION 2 1 2 MODELLBILDUNG 2 1 3 DYNAMISCHE PROZESSE 2 1 4 EXPERIMENTIERBARES MODELL 2 1 5 SIMULATIONSERGEBNISSE 2 2 MOTIVATIONEN F R DEN EINSATZ VON SIMULATION 2 3 ANWENDUNGSGEBIETE VON SIMULATION 2 3 1 BERBLICK 2 3 2 SIMULATION IN DER PLANUNGS UND ENTWICKLUNGSPHASE 2 3 3 SIMULATION IN DER REALISIERUNGSPHASE 2 3 4 SIMULATION IN DER BETRIEBSPHASE 2 4 VORGEHENSWEISE F R DIE DURCHF HRUNG EINER SIMULATIONSSTUDIE 2 4 1 STRUKTURIERUNG DER VORGEHENSWEISE 2 4 2 ZIELSETZUNG 2 4 3 DATENBESCHAFFUNG 2 4 4 DATENAUFBEREITUNG Nico Nebel VIII A U N rPe 10 11 12 13 14 14 15 16 17 18 18 19 19 20 II Inhaltsverzeichnis 2 4 5 MODELLIERUNG 2 4 6 IMPLEMENTIERUNG 2 4 7 VALIDIERUNG 2 4 8 EXPERIMENTIEREN 2 4 9 ERGEBNISDARSTELLUNG UND AUFBEREITUNG 2 4 10 AUSWERTUNG UND ERGEBNISINTERPRETATION
126. menten ist nicht leider nicht vorhanden 4 Schnittstellen Arena verf gt ber die blichen Schnittstellen dazu z hlt beispielsweise der Import von Auto CAD Dateien im dxf Die Kommunikation mit den Komponenten des MS Office ist auch m glich so lassen sich z B Ergebnislisten in MS Excel exportieren und dort weiterver arbeiten Arena kann auch Daten von Datenbanken im ODBC Format lesen und verwenden Eine Besonderheit in Arena stellt die Schnittstelle zu MS Visio dar Hier erstellte Ablaufdia gramme k nnen f r die Modellierung in Arena genutzt werden Animationen der Simulations l ufe k nnen als avi Datei abgespeichert werden 5 Kosten Die Kosten f r eine Professional Lizenz liegen bei 19 500 zzgl Mehrwertssteuer In diesem Preis sind allerdings das Modul OptQuest und eine 3 Tage Schulung in Freiburg enthalten Angaben f r Kosten zur Programmpflege k nnen nicht gemacht werden Preislich gesehen liegt Arena damit im Mittelfeld der getesteten Programme 6 Sonstiges Es wurde f r Testzwecke eine Demoversion von Arena inkl Lehrbuch zur Verf gung gestellt Die Firma SAT bietet als Dienstleistung die Modellierung von kundenspezifischen Problem stellungen an Anpassungsw nsche sind allerdings durch SAT nicht m glich Ein Kostenloser Viewer zum Betrachten erstellter Simulationsmodelle ist leider nicht vorhan den 7 Zusammenfassung Fazit Arena ist ein umfangreiches solides und relativ offen gestaltetes Simu
127. mme stellen ein geeignetes Mittel dar um diese Daten zu pr sen tieren Alle simulationsrelevanten Prozesse sind in den Ablaufdiagrammen der Anlage 1 bis 3 abge bildet Hier werden detailliert die Einsatzgebiete die Zust ndigkeiten sowie der Vergleich zwischen Ist und Sollzustand dargestellt In Tabelle 1 auf Seite 37 werden die definierten Ziele Methoden und daraus resultierenden Effekte noch einmal bersichtlich zusammenge fasst Die hier beschriebenen Methoden definieren zu einem gro en Teil die sp ter notwendi gen Funktionalit ten der Simulationssoftware Sie werden im Rahmen der Nutzwertanalyse gewichtet und tragen somit entscheidend zur Auswahl der Software bei siehe Kapitel 5 Nico Nebel 36 Kapitel 4 Beschreibung des Sollzustandes in der Firma Tabelle 1 Ziele Methoden und Effekte der Simulation im Unternehmen Ziel Empirische Ermittlung der Anlagenkennwerte Ausbringung Stck ZE Auslastungen der Stationen Taktzeit s Verf gbarkeit der Anlage Gesicherte Pufferdimensionie rung Aufzeigen von Ablauffehlern und Schwachstellen der L sungskonzepte Schneller amp effektiver Varian tenvergleich Verbesserung der Kommunika tions und Pr sentations m glichkeiten Methode Durchf hren mehrerer Simulationsl ufe Simulieren von St r R st und Reparaturprozessen Simulation dynamischer Ablaufprozesse Animation der Simulation Variieren von Gr e und Platz der Puffer Ergebnisauswertu
128. modell ist in Abbildung 3 dargestellt Die Modellierung der Referenzanlage dauert ca 2 Tage Die Anteile der dialogfenster und programmierorientierten Modellierung sind gleich verteilt ProModel Sitec_merge MOD Eile Edit Weu Build Simulation Output Tools Window Help LOBIBR 9O0E2 U8RP2le maem e2 37 B Ba e arel r ameemname aua 7 Layout Be Locations Ico Nane Cap nits DTs Stats Rules Layout f r Beispiel zu Montage x a Tor c SITEC Industrietechnologie K 4 moaul _2_1 c 1 il Ki Modull_2_2 i 1 d 1 None None Oldest None None Oldest None None Oldest Ki Modull_2_3 De Modull_2_4 None None Oldest None None Oldest 1 None None Oldest None None Oldest Jn l al n a None None Oldest al al l l Oldest MODUL 1 Abbildung 3 Modellierte Referenzanlage mit ProModel Nico Nebel A 68
129. n Abbildung 9 Einsatzgebiete der Simulation im Lebenszyklus technischer Produkte VDI 3633 1 S 4 2 3 2 Simulation in der Planungs und Entwicklungsphase Die Planungsphase zeichnet sich durch ein breites Spektrum an Realisierungsm glichkeiten aus Es werden viele Ideen in das Projekt eingebracht und verschiedene Varianten bewertet nderungen an den Produkten treten h ufig und vielseitig auf Im Rahmen dieser Planungs und Entwicklungsphase wird die Simulation zur Unterst tzung mehrerer Aufgaben eingesetzt Sie dient vorwiegend der Absicherung von Planungsschritten zu realisierender Anlagen und Prozesse Bei der Planung neuer Anlagen k nnen mithilfe von Simulation verschiedene Gr en opti miert oder zumindest nachvollzogen werden ohne dass eine real existierende Anlage vorhan den ist Zudem sind Experimente am Simulationsmodell um ein Vielfaches g nstiger flexib ler und weniger zeitintensiv als vergleichbare Experimente an realen Anlagen Meist kommt Nico Nebel 15 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik es auch vor dass der Neuerungsgrad einer geplanten Anlage so hoch ist dass Erkenntnisse von bestehenden Anlagen nicht bertragbar sind Simulation unterst tzt die Planung bei e Ermittlung von Kapazit tsgrenzen e Absch tzen von Ursachen und deren Wirkungen Sensitivit tsanalyse e Validierung komplexer Anlagen e Funktionsnachweis der Leistungserbringung Absichern des Pflichtenheftes
130. n da sie nicht Bestandteil der Studentenversion ist 4 Schnittstellen Der Import von CAD Datein im dxf Format ist problemlos Es k nnen sogar die einzelnen Elemente der Zeichnung im Layoutfenster modifiziert werden Das Darstellen von eigenen 3D Elementen in VR Umgebung ist nur durch die Hilfe von Lanner m glich Weitere Schnitt stellen bestehen zu Datenbanken und Microsoft Excel Tabellen Als erheblicher Vorzug er weist sich der Export in das g ngige Videoformat avi Dabei wird einfach ein Ausschnitt des Bildschirmes definiert sowie die Anzahl der Bilder pro Sekunde Danach wird die Simula tion mit Animation aufgezeichnet und steht unmittelbar als Videodatei f r z B Marketing zwecke oder Kundenvorf hrungen zur Verf gung 5 Kosten Die Preise f r die Simulationssoftware Witness befinden sich im Mittelfeld der verf gbaren Programme Die Einzellizenz f r Witness Fertigung kostet 18 000 zzgl 3000 a f r War tung und Updates Das Programm ist modular aufgebaut d h es k nnen weitere Module zugekauft werden Die Preise f r diese Module liegen zwischen 1 500 und 7 500 pro Lizenz zzgl Wartungsgeb hr Die Kosten f r Hardware und Betriebssystem sind unerheblich das Programm l uft auf einem g ngigen PC CPU Intel Pentium IV 2 4GHz 1GB RAM problemlos Ein g ngiges Windows Betriebssystem ist ausreichend Die Kosten f r eine Schulung liegen mit 2500 pro Mitarbeiter f r eine 5 Tage Grundschulung im
131. n um welche generelle Art von Simulation es sich handelt Spielsimulation z B MS Flight Simulator Unternehmenssimulation z B Unternehmens planspiel wissenschaftliche Simulation z B die Entwicklung einer Population von Lebewe sen oder technische Simulation Letztgenanntes ist das bergeordnete Gebiet mit dem sich diese Diplomarbeit besch ftigt Die technische Simulation l sst sich wiederum untergliedern in die Simulation in Produktion amp Logistik und in die Simulation in der Entwicklung z B Bauteilfestigkeit Schaltungssimulation Str mungssimulation In der Produktion und Logis tik wird in einer dritten Stufe unterschieden was simuliert werden soll Fertigungsprozesse Werkzeugmaschinen Anlagen oder ganze Fabriken Zur besseren Verdeutlichung der Struk turierung dient Abbildung 5 in Anlehnung an PROD WIK1 Das f r die SITEC GmbH einzusetzende Programm soll hier zur Simulation von Anlagen verwendet werden Somit ist das Einsatzgebiet des Programms eindeutig beschrieben Nico Nebel 6 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik Simulation Technische Wissenschaftliche Unternehmens Spielesimulation gt 5 5 R P Simulation Simulation simulation Simulation in Produktion amp Simulation in der Konstruktion Entwicklung Logistik Simulation in der Simulation auf Bauteilfestigkeit Prozessebene Simulation von elektrischen Schaltkreisen Simulation auf Maschinenebene
132. n wesentlichen Unterschied dass Ablaufdiagramme anstatt Programmtexte f r die Modellie rung der Logik dienen F r die Validierung der Anlagenkonzepte ist es uneingeschr nkt zu empfehlen Die Mehraufw nde bei der Erstellung ansprechender und animierter Modelle hingegen stellen einen erheblichen Nachteil im Vergleich zu 3D Create dar In Arena existieren zwei Lizenzarten Die Professional Edition wird f r das Erstellen von Templates ben tigt In der Runtime Version k nnen angelegte Modelle ber die Template spezifischen Dialogfenster parametrisiert werden Ein Hinzuf gen oder L schen von Templa tes ist jedoch nicht m glich sodass die Runtime Version f r die SITEC GmbH nicht geeignet Nico Nebel 69 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware ist Es m ssen folglich drei Lizenzen der Professional Edition erworben werden Die hieraus entstehenden Kosten sind im Vergleich mit 3D Create und E D die h chsten der drei final betrachteten Programme Tabelle 8 Tabelle 8 Entstehende Kosten f r die Anschaffung von Arena Produktart Lizenzkosten Wartungskosten a 3x Arena Professional 58 500 10 500 3 Tage Schulung inklusive Summe 58 500 10 500 5 4 5 Modellierung der Referenzanlage mit der Software Witness hnlich wie bei den anderen Programmen wurde hier zun chst versucht die Referenzanlage mithilfe der Studentenversion von Witness zu modellieren Diese Software bietet auch e
133. n 5 87 0 05 3 1 4 0 0 3 1 5 0 0 3 1 6 bergabe Baugruppe an Modul 3 2 5 07 0 08 Nico Nebel A 64 Anhang A7 Beschreibung der Referenzanlage Tabelle 2 MTBF amp MTTR Werte MTBF amp MTTR MTBF amp TTR mn n a N a MTBF mean 156 2 Y Automatik trieb Modul 2 MI EE 3 1 880 2 2 St rung SE wg 16 12 V Handbetrieb MITTR 170 20 71 28 St rung Nico Nebel A 65 Anlage 8 Modellierung der Referenzanlage mit weiteren Simulationsprogrammen Anlage 8 Modellierung der Referenzanlage mit weite ren Simulationsprogrammen Modellierung mit Demlia Quest Die Referenzanlage wurde an der Hochschule Mittweida FH in zwei Tagen modelliert Dies ist nur m glich gewesen da der Autor dieser Arbeit im Wintersemester 2006 2007 an einer Grundlagenschulung des Programms teilgenommen hat Das schlechte Abschneiden der Software in der Nutzwertanalyse wurde durch die Modellie rung der Referenzanlage best tigt Platz 9 von 11 Quest eignet sich nicht f r die Zwecke der SITEC GmbH weil es nicht m glich ist Bibliotheksbausteine f r immer wiederkehrende Module anzulegen Selbst mit den vorhandenen Grundbausteinen wie Quelle Senke Maschi ne Puffer ist es nicht m glich gewesen die Prozesse der Montageanlagen abzubilden Daf r sind Programmierkenntnisse in Quest erforderlich die nicht Bestandteil einer Grundlagen schulung sind Der Versuch bei dem deutschen Vertriebspartner Tipps f r die Modellierung ohne Programmi
134. n Montageanlagen auch Laseranlagen und Pr fst nde integriert sind werden auch diese Gesch ftsfelder tangiert Der Bereich der elektrochemischen Anlagen ist kein Anwendungs gebiet f r die Simulation Die Validierung der Montageanlagen wird derzeit zum gr ten Teil durch die Projektleiter vorgenommen da diese ber gen gend Erfahrung verf gen um die Kennwerte der zu realisierenden Anlagen abzusch tzen Es existiert noch kein reproduzierba res Verfahren f r die Validierung der Montageanlagen Die Taktzeitermittlung kann somit erst an der gefertigten Anlage vorgenommen werden Als unterst tzende Medien zur Komm unika tion werden vorwiegend 2D Zeichnungen 3D Volumenmodelle und Ablaufdiagram me genutzt Eine dynamische Darstellung der Prozesse ist nicht m glich In der Konzeption des Sollzustandes wurden die konkreten Ziele der Simulation die daf r erforderlichen Methoden und die Zust ndigkeiten definiert Kapitel 4 F r die Erreichung des Teilzieles Anlagenvalidierung muss es k nftig m glich sein Schwankungen der Prozesszei ten R st St r und Reparaturprozesse zu modellieren Die Simulationsmodelle m ssen f r Nico Nebel EN Kapitel 8 Zusammenfassung amp Ausblick eine Anwendung im Angebotszeitraum schnell erstellbar sein wof r ein hierarchischer mo dularer Aufbau der Modelle notwendig ist Zur Erreichung des zweiten Teilzieles der Ver besserung der Kommunikationsm glichkeiten m ssen animierte Simulationsmodel
135. n Zeit zur Bausteinmodellierung und eine Zeitein sparung zur Systemmodellierung Ein weiterer Vorteil ist die M glichkeit Parameter f r jeden Baustein festzulegen Dies erleichtert das Experimentieren mit dem Modell da nun variable Bausteineigenschaften bersichtlich dargestellt werden und schneller ab nderbar sind Nachteilig ist die fr he Einbindung der Programmiersprache einfache Sachverhalte sind nicht durch Dialogfenster zu bew ltigen sondern erfordern immer den Einsatz von Phyton Script Daher war es auch nicht m glich ohne Schulung ein einfaches Referenzmodell zu erstellen Ein vorhandenes Modell l sst sich sehr gut hierarchisch strukturieren 2 Bedienung amp Benutzerf hrung Das Programmfenster ist bersichtlich angeordnet und l sst sich intuitiv bedienen Der gr te Teil der Benutzeroberfl che und der Dialogfenster ist in deutscher Sprache bei spezielleren Optionen und Dialogen hingegen tritt eine Sprachvermischung mit englischen Begriffen auf Die Dokumentation ist sehr umfangreich und detailliert Das mitgelieferte Tutorial erm glich te eine Einarbeitung in die vorhandenen Programmfunktionen hingegen wurde die Program miersprache Phyton Script nur am Rande erw hnt Alle Hilfedateien und das Tutorial sind komplett in englischer Sprache verfasst Die vorhandenen Eingabemasken sind funktionell strukturiert und speichern die letzten Eingaben automatisch Es wird keine inhaltssensitive Hilfe angeboten Nico Nebe
136. name Simul8 Professional Version 2005 Hersteller Simul8 Corporation Vertrieb in Deutschland Simplan AG M nchener Stra e 13 85540 M nchen Website www simuls de www simul8 com 1 Montagegerechte amp schnelle Modellbildung Zur Modellierung stehen f nf Grundelemente zur Verf gung Zus tzlich k nnen weitere Elemente definiert und als Bausteine in einer Bibliothek abgespeichert werden Das Simulati onsmodell l sst sich hierarchisch strukturieren und wird per Drag and drop erstellt Es gibt keine vorgefertigten Modellbausteine f r Montagezwecke Komplexe Zusammenh nge werden mittels Visual Logic definiert G ngige Standardverteilungen zur Modellierung sind im Programm enthalten Durch Bildung von Subsystemen und Objektgruppen ist eine hierar chische Strukturierung des Simulationsmodells m glich Es wird ausschlie lich in 2 Dimen sionen modelliert simuliert und animiert 2 Bedienung amp Benutzerf hrung Laut Produktbeschreibung ist das Programm einfach und leicht zu bedienen Leider konnte das Programm nicht getestet werden da keine Demo oder Studentenversion verf gbar ist Die Programmoberfl che ist auf allen Abbildungen der Produktbeschreibung englischspra chig ber Hilfedokumentationen und eventuellen Tutorials k nnen keine Aussagen getroffen werden Zur berpr fung eingegebener Programmtexte wird ein Fehlerfindungswerkzeug mitgeliefert Zur Vereinfachung der Bedienung k nnen eigene Dialogfens
137. namics ssssssesseessessseressetesseessesseesseresseeesseesseesse 64 Abbildung 33 Erzeugtes Modell der Referenzanlage mit Enterprise Dynamics 65 Nico Nebel V Abbildungsverzeichnis Abbildung 34 Modellierung der Templates mithilfe von Ablaufdiagrammen 68 Abbildung 35 Modelldarstellungen in Arena 1 Abbildung 36 Programmoberfl che von Witness mit ge ffnetem Element Drehtisch 71 Abbildung 37 Vergleich der einzelnen Programmkosten sssesessesseseeesrseresressrserrsressereresresse 73 Abbildung 38 Schritte zur Einf hrung der Simulation ins Unternehmen u ne 77 Abbildung 39 Zeitplan f r die Einf hrung der Simulation in die SITEC GmbH 78 Nico Nebel VI Abbildungsverzeichnis Nico Nebel VII Tabellenverzeichnis Tabellenverzeichnis Tabelle 1 Ziele Methoden und Effekte der Simulation im Unternehmen sssseeeeeeeeeeeeeeeee 37 Tabelle 2 Anforderungskatalog an die Simulationssoftware seen 42 Tabelle 3 recherchierte Simulationsprogramme 2224002220002sssenssnsennsnnnnnnnnennnnennnnnannnn 45 Tabelle 4 Bewert nssst ufen der NWA nassen anne bannen 48 Tabelle 5 Ausschnitt aus der Tabelle Nutzwertanalyse s ssosssesesseeesseesseesseesseresseesssresseesse 49 Tabelle 6 Entstehende Kosten f r die Anschaffung von 3D Create sseeseeeeeeeneeeereereeeese 61 Tabelle 7 Entstehende Kosten f r die Anschaffun
138. nd seinen Hersteller 4 2 Einsatzgebiete Methoden und Effekte durch den Einsatz von Simulation Wie in Abschnitt 3 2 Anwendungsgebiete f r Ablaufsimulation in der SITEC GmbH er r tert wird die Simulation in Zukunft bei der Angebotserarbeitung w hrend des Projektablaufs und bei nderungen des Kunden im Bereich der Montageanlagenplanung eingesetzt Mit der Anwendung von Simulation als Methodik zur Erreichung der in Abbildung 15 dargestellten Ziele ergeben sich neue M glichkeiten hinsichtlich der Umsetzung von Planung und Realisie rung der Montageanlagen F r die Validierung der Anlagenkonzepte bringt die Nutzung von Simulation nachfolgende Vorteile 1 Es wird zuk nftig m glich sein Taktzeiten unter Ber cksichtigung der verschiedenen Verteilungszeitmodelle der Prozesse zu ermitteln 2 Der Teilefluss kann nicht nur als Momentaufnahme betrachtet sondern dynamisch und animiert am Bildschirm abgebildet werden wodurch eine effiziente Pufferdimen sionierung erm glich wird 3 Durch das Simulieren von R st St r und Reparaturprozessen ber einen l ngeren Zeitraum k nnen fundierte Aussagen ber die Verf gbarkeit von geplanten Anlagen getroffen werden Die F higkeit in der Planungsphase verschiedene Varianten schnel ler und effektiver miteinander vergleichen zu k nnen Schwachstellen und Potenziale der einzelnen Konzepte aufzudecken erh ht die Planungssicherheit zuk nftig enorm 4 S mtliche Kennzahlen von Anlagen ba
139. ndenen Modellbausteinen dauert drei Tage Dies ist zu lang um schnell und flexibel auf nderungen im Anlagenkonzept reagieren zu k nnen wie sie in der Angebots phase auftreten Andere Simulationsprogramme ben tigen f r die erstmalige Modellierung der Anlage hnlich viel Zeit z B 3D Create E D aber f r eine Modellierung mit vorhan denen Bausteinen sehr viel weniger ca Lo Tag Dies liegt daran dass die erstellten Bausteine in Plant Simulation nicht so autonom angelegt werden k nnen wie z B mit 3D Create nde rungen im Simulationsmodell erfordern daher immer wieder Programmier und Modellie rungsaufwand Die Entscheidung Plant Simulation nicht in die engerer Auswahl zu nehmen wird durch das Ergebnis dieser Modellierung best tigt sitec spp Tecnomatix Plant Simulation 7 6 Modelle Netzwerk Datei Ansicht 3D Debugger profier Extras 2 ee ROl lia ee a TEN ie See Explorer ax Bearbeiten Navigieren Objekte Symbole Ansicht Extras Klassenbibliothek 3D Bibliothek 21 E ya o Bes EE GE 2 ie WF bk S 5 a h P HIA D Dateiverkn pfung a E G 1 UFAR SR D Hlg E D i Informationsfluss g e CC Oberfl che Layout f r Beispiel zu Montageanlagen Eet 2 ji c SITEC Industrietechnologie GmbH H O Tools 4 S S Modelle SS Netzwerk we platte_60cm mM Mio vr Palette_32 ww Yerschiebetisch Weg M Methode gt Weg we laeufer we Jader MODUL 2 sa grundkoerper gt Quelle
140. ndere Programme bieten dieses Feature nicht oder nur eingeschr nkt z B ProModel Auch stellte sich heraus dass es sich bei dem Programm ProPlanner nicht um ein Simulationsprogramm im eigentlichen Sinne sondern um ein planungsunterst tzendes Werkzeug f r die Dimensio nierung von Montageanlagen handelt Die Ergebnisse von ProPlanner beruhen dabei auf Nico Nebel 49 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware analytischen Methoden Aus diesem Grund erh lt es in der Nutzwertanalyse die wenigsten Punkte Abbildung 20 bersicht 25000 20000 15000 10000 5000 Nutzwert E 11394 E A EE Leid 7253 ne E 17117 ET 12740 EES 18604 REN e REN e D gt s e E A H eQ E R EP Q A d d A a Al A d Af e Ki G di R EN ad i Es g EN Q V a Abbildung 20 Gesamtbewertung der Simulationstools nach der NWA F r die Entscheidung welches dritte Programm neben Platz 1 3D Create und Platz 2 Wit ness im Rahmen der Feinauswahl n her untersucht wird m ssen weiterf hrende Vergleiche angef hrt werden Ein dogmatisches Vorgehen streng nach Punkten ist hier wenig sinnvoll In Frage kommen die Programme Plant Simulation Enterprise Dynamics und Arena da sie sich hinsichtlich ihrer Gesamtpunktzahl nicht signifikant unterscheiden Bei einer Gegen berstellung des Kosten Nutzenverh ltnisses wird sehr schnell deutlich dass Plant Simulation bei nur g
141. nes zu simulierenden Systems um es hinsichtlich einer oder mehrerer Zielgr en optimieren zu k nnen Dazu wird das System als Modell abgebildet und stellver tretend f r das reale System zum Experimentieren genutzt Es ist daher wichtig sich zu ver deutlichen dass sich die gewonnenen Ergebnisse einer Simulationsstudie unmittelbar auf das angelegte Modell und nicht auf das reale System beziehen Kuhn 98 S 5 Diese Tatsache ist keineswegs lapidar denn wie in Abschnitt 2 1 2 erl utert wurde ist ein Simulationsmodell immer nur die vereinfachte und abstrahierte Darstellung des real existierenden Systems Des halb sind auch die Ergebnisse unter Umst nden nicht zu 100 auf die Realit t bertragbar Bei der Interpretation der Simulationsergebnisse sind diese deshalb immer in Hinblick auf den gew hlten Abstraktionsgrad des Modells zu berpr fen Als Beispiel wird wieder eine Mon tageanlage betrachtet Werden bei der Modellerstellung einer automatisierten Montageanlage mit mehreren Modulen und Stationen die einzelnen Taktzeiten der verschiedenen Stationen auf Sekunden z B 4s genau modelliert so kann es passieren dass in der Auswertestatistik aufgrund von verschiedenen mathematischen Rechenoperationen Taktzeitwerte mit Komma stellen ausgegeben werden z B 2 93s Diese Ergebnisse d rfen so nicht bertragen werden sondern m ssen ebenfalls auf die Genauigkeit der eingegeben Werte abstrahiert werden Die gewonnenen Ergebnisse k nnen nicht g
142. nf hrung von Simulation ins Unternehmen Nach der Installation der Anwenderversionen und dem Anlegen der Bausteinbibliothek sind alle vorbereitenden Ma nahmen f r die Nutzung der Simulation in der SITEC GmbH abge schlossen Es erfolgt nun der schrittweise projektbegleitende Einsatz des Programms wie in Kapitel 4 beschrieben Die ersten Simulationsstudien sind dabei unter Vorbehalt zu bewerten Es muss sich erst Sicherheit im Umgang mit Simulation und dem Programm einstellen Dies bedeutet dass geplante Montageanlagen in der Angebots und Realisierungsphase modelliert und simuliert werden dass aber auf die gewonnenen Ergebnisse keine Gew hrleistung gege ben werden kann In dieser Einf hrungsphase sollen kleinere Fehler in den Modellbausteinen oder den Prim rdaten erkannt und abgestellt werden Im Gegensatz dazu soll der Schritt 3 die Modellierung einer existenten Anlage prinzipielle Fehlerpotenziale aufzeigen Der bergang aus der Einf hrungsphase in die Nutzungsphase ist flie end Nach sp testens 3 Simulationen muss jedoch der in Kapitel 4 beschriebene Sollzustand erreicht sein Von die sem Punkt an erfolgt der nutzbringende Einsatz der Simulation Parallel zur Nutzung werden Programmupdates installiert und bei Bedarf wird die Modellbibliothek erweitert L uft die Simulation ohne gr ere Probleme kann die Funktionalit t des Roboter Add on auf Verwen dung gepr ft werden Ein potenzielles Anwendungsgebiet ist die Simulation der Roboter
143. nforderung Windows Betriebssystem Berechnung Hohe Systemstabilit t Stufenlos einstellbarer Simulationszeitfaktor Simulation auch ohne Animation Erweiterbarkeit Module f r 3D Simulation _ Experimentiermodul Simulationsauswertung Module zur benutzerspezifischen Simulationsauswertung ohne Programmierkenntnisse Statistische Auswertung G ngige Arten der Ergebnisdarstellung m ssen integriert sein z B Linien Balken Kreis Sankeydiagramme Experimentierf higkeit Schnelles und einfaches Ab ndern der Prim rdaten und des Simulationsmodells Automatische Simulationsexperimente mit dem Experimentiermanager Support Umfangreiche detaillierte deutschsprachige Hilfedokumen tation M glichkeiten zur Schulung Einweisung im Haus Geringe Entfernung zum Servicepartner lt 200km Kosteng nstige Produktupdates M glichkeit des Supports per Telefon E Mail pers nlich Kostenlose Demoversion verf gbar Anpassung durch Servicepartner m glich z B Eingabe masken Auswertealgorithmen Marktpr sens Hohe Kundenakzeptanz der Softwarel sung M glichst gro e Verbreitung im Anwenderkreis Kosten M glichst geringe Kosten f r Lizenz Softwarepflege Updates und Schulungen 5 2 2 Motivation f r die Auswahl einiger Anforderungen Wie bereits in Abschnitt 5 2 1 erl utert ergeben sich einige Anforderungen aus dem definier ten Sollzustand Dazu z hlen beispielsweise die
144. ng Plausibilit tspr fung des Simulationsmodells Simulieren von Extremsituationen Ergebnisauswertung Simulation mit ge nderten Parametern nderungen und verschie dene Varianten werden im Simulationsmodell realisiert Ergebnisauswertung Erstellung von animierten Simulationsmodellen eventuell sogar in 3D Einbinden der realen 2D CAD Zeichnungen oder 3D Volumenmodelle Variation der Zoomstufe und der Simulations geschwindigkeit grafisches Aufbereiten der Simulationsergebnisse 4 3 Zust ndigkeiten amp Aufw nde Effekt Vorliegen empirischer Kennwerte auf Grundlage der Simulationsl ufe statistische Auswertungen der Simulationsl ufe erh hen Zuverl ssigkeit der Aussagen Materialstau vor Stationen wird ersichtlich Auswirkungen ge nderter Puffergr en und Pl tze wird abgebildet optimale Pufferdimensionie rung wird erm glicht Modellierung und Plausibili t tspr fung erfordern inten sive planerische Auseinan dersetzungen mit dem Pro zess und der Anlage ver steckte Fehler werden schneller entdeckt Schwachstellen werden durch Belastungstests offensichtlich Zeit und Kostenersparnis da nur erfolgsversprechen de Anlagenkonzepte wei terverfolgt und umgesetzt werden Zeit und Kostenersparnis da die Effekte von nde rungen der Anlage im Vor aus erkannt werden das Probieren am realen Ob jekt entf llt animierte Simulationsmo delle bieten Diskussions grundlage ablaufende P
145. nzungen Regelm ige I Aktual in Pro a 12 Wird der Projektplan eingehalten PL 13 Information an L PL 14 Festlegung von Ma nahmen ge L meinsam mit PL bei Bedarf unter Einbeziehung der GF 15 bergabe der Bedarfsanforderung L mit Zeichnungen Bereitstellungstermi nen und allen notwendigen Unterlagen an den Einkauf bergabe Zeichnungen St cklisten an die Montage 16 Weiterbearbeitung der Be schaffung nach VA 7 4 01 Nico Nebel A9 Anlage 2 Verfahrensanweisung f r den Projektablauf von Maschinen und Anlagen Nico Nebel Ablaufdiagramm und Beschreibung Z 17 Durchf hren Montage nach PL Ablaufplan 3 3 Montage 18 Durchf hren regelm iger L interner Rapporte und Abstim mungen mit dem Kunden mit Festlegung von Ma nahmen 19 Vom Kunden gelieferte PL Probeteile pr fen 20 Interne Vorabnahme PL 21 Anlage zur Kundenvorab PL nahme bereit 22 Einleitung von Ma nahmen DL Methodik Istzustand ohne Simulation Gedankliches Durchspielen von verschiedenen Ma nahmen Durchf hren von erfolgsversprechen den Ma nahmen an der realen Anla ge Parameter nderung andere Bau teile nderungseffekte werden erst nach Durchf hrung der realen Experimente sichtbar R ckschl sse aus Ergebnisse der Experimente ziehen Methodik Sollzustand mit Simulation Durchspielen verschiedener Ma nahmen am Simulationsmodell nderungseffekte werden sofort im Simulationslauf sichtbar
146. oberfl che wirkt bersichtlich und gut strukturiert Alle Men punkte Dialog fenster Hilfestellungen und Tutorials sind komplett in englischer Sprache verfasst Die Be dienung erfolgt ohne weitere Probleme allerdings nicht komplett intuitiv Es steht eine in haltssensitive Hilfefunktion f r alle Dialogfenster bereit Alle Eingabemasken behalten ihren zu letzt eingetragenen Wert Als besondere Hilfestellung ist hier das Buch Simulation with Arena vgl KELT 07 herauszustellen Hier werden die Funktionalit ten des Programms aber auch Grundlagen zur Simulation beschrieben ebenfalls in englischer Sprache 3 Berechnung amp Auswertung Der Simulationslauf l sst sich in der Geschwindigkeit stufenlos steuern die Animationen k nnen zugunsten einer schnelleren Berechnung ebenfalls abgeschaltet werden Nach der Simulation lassen sich die Ergebnisse in einer bersichtlichen Tabelle evtl mit Diagrammen darstellen Die Ergebnisdarstellungsformen sind standardisierte S ulen oder Kreisdiagram me Eine benutzerdefinierte Auswertung ist ebenfalls m glich allerdings kann der daf r notwendige Aufwand leider nicht bestimmt werden Nico Nebel A 43 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme W hrend der Simulation l sst sich das Modell animieren die 2D Darstellung ist gut Eine 3D Darstellung ist m glich aber nicht von hoher Qualit t Eine Experimentierverwaltung zur effizienten Durchf hrung von Experi
147. ogrammen Schriftliche Ergebnisdarstellung Abbildung 4 Vorgehensweise zur Probleml sung Nico Nebel Programmanzahl ca 12 Programme 2 3 Programme 1 Programm Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik In diesem Kapitel werden die grundlegenden Sachverhalte zur Simulation erl utert Dies ist notwendig um eine einheitliche Verst ndigungsbasis f r die weitere Analyse und Auswer tung der nachfolgenden Kapitel zu schaffen Es wird auf die einzelnen Punkte der Definition Phasen Anwendungsgebiete Ziele sowie Grenzen der Simulation eingegangen 2 1 Was ist Simulation 2 1 1 Definition Simulation stammt vom lateinischen Wort simulare ab und hei t bersetzt nachbilden nachahmen oder etwas vort uschen ASIM S 3 Simulation ist ein recht weitl ufiger Begriff und wird je nach Anwendungsgebiet unterschiedlich ausgelegt Im medizinischen Bereich beispielsweise insbesondere bei der Beschreibung von Krankheitsbildern durch den Patien ten bekommt der Begriff eine v llig andere Bedeutung vort uschen als z B bei der Planung neuer Verkehrswege zur Vermeidung von Staus nachbilden Um zu erl utern um welche Art von Simulation es sich bei dieser Diplomarbeit handelt werden zun chst die verschiedenen Simulationsarten strukturiert Ausgehend vom Simulati onsbegriff wird unterschiede
148. ohne Simulation Methodik Sollzustand mit Simulation A 13 Anlage 2 Verfahrensanweisung f r den Projektablauf von Maschinen und Anlagen Nico Nebel Ablaufdiagramm und Beschreibung nungslegung 38 Einleitung von Ma nahmen 39 berarbeitung der techn Doku mentation bergabe an PED 40 Erg nzung der techn Dokumenta tion nach Dokumentationsrichtlinie Erg nzungen mit Lieferschein an Kunden schicken 41 Erstellung Projektabschluss protokoll Veranlassung der Rech 42 Rechnungslegung Z 37 Alle Forderungen des AG erf llt PL PL PL K PL KB Methodik Istzustand ohne Simulation Methodik Sollzustand mit Simulation in Anlehnung an SITE6 A 14 Anlage 3 Verfahrensanweisung f r die Auftrags nderung im Anlagenbereich Anlage 3 Verfahrensanweisung f r die Auftrags nderung im Anlagenbereich Legende Farbkennzeichnung Methodik Abk rzungsverzeichnis E Be Einsatz von Simulation mit ernennen technischem Hintergrund Vali PL Projektleiter dierung Anlagenkonzepte K Konstrukteur 7 m m 71 Einsatz von Simulation mit l en d 2 kommunikativem Hintergrund Pr sentation Kunden berzeu gung Legende Ablaufdiagramm Start Ende Pr fen I Bearbeiten V Nacharbeit za Schriftst ck O bergangsstelle Entscheidung Flu linie Nico Nebel Anlage 3 Verfahrensanweisung f r die Auftrags nderung im Anlagenbereich Nico Nebel Ablaufdiagramm und B
149. ollzustandes in der Firma 4 Beschreibung des Sollzustandes in der Firma 4 1 Ziele und Motivation des Simulationseinsatzes Mit der Einf hrung von Simulation sollen vorwiegend zwei Hauptziele erreicht werden Zum einen soll zuk nftig eine Validierung der Anlagenkonzepte vor allem in der Angebotsphase erm glicht werden Dies bedeutet dass Anlagenkennwerte schon zu einem fr hen Zeitpunkt relativ gesichert vorliegen und nicht nur auf Erfahrungen und Vermutungen basieren Zum anderen soll die Kommunikation innerhalb des Unternehmens und mit dem Kunden verbes sert werden Zur Erreichung dieser zwei Gesamtziele ist eine Reihe von Teilzielen notwendig Abbildung 15 Um die Planungssicherheit zu erh hen muss es m glich sein eine sicherere Puffer dimensionierung vornehmen zu k nnen Verschiedene Varianten m ssen k nftig unter ande rem bedingt durch den kurzen Angebotszeitraum ca 3 Wochen schneller und aussagekr f tiger miteinander verglichen werden k nnen Die Ermittlung der Taktzeit Durchlaufzeit und Verf gbarkeit soll zuk nftig empirisch m glich sein Schwachstellen und Fehler im Ablauf der Prozesse d rfen nicht erst nach Fertigstellung der Anlage erkennbar sein sondern m ssen schon in der Konzeptionsphase erkannt werden k nnen schneller amp aussagekr f sichere Puffer tiger Variantenvergleich dimensionierung e Ermittlung empirischer Aufzeigen von Ablauffehlern Anlagenkennwerte Taktzeit
150. orbestimmte Elemente zur Modellierung Die Simulation von Montagevor g ngen wurde in der Produktbeschreibung nicht ausschlie lich als Anwendungsgebiet f r Simul8 definiert Leider kann dies aufgrund fehlender Demoversionen nicht nachgepr ft werden Nico Nebel A 28 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme Programmname Quest Version D5 R 16 SP6 Hersteller Delmia Vertrieb in Deutschland Cenit AG Systemhaus Industriestrasse 52 54 70565 Stuttgart Website www cenit de www delmia de 1 Montagegerechte amp schnelle Modellbildung Die Modellierung erfolgt in einem 3D Orbit mit vordefinierten Standardelementen Es stehen die grundlegenden Elemente wie Quellen Senken Maschinen Buffer und verschiedene F rderelemente zur Verf gung Die Modelle werden aus einem Katalog auf die Layoutfl che gezogen und k nnen beliebig im Raum angeordnet werden Es gibt die M glichkeit das Simu lationsmodell durch den Einsatz von Untermodellen hierarchisch zu strukturieren Das Anle gen von Parametern oder Makros konnte nicht realisiert werden 2 Bedienung amp Benutzeroberfl che Die Bedienung erfolgt zum gr ten Teil ber verschiedene Dialogfenster Es k nnen die meisten einfachen Zusammenh nge ohne Programmierarbeiten modelliert werden Die kom plette Benutzeroberfl che die Hilfe und die Tutorials sind in englischer Sprache verfasst Eingabemasken speichern die zuletzt eingebenden
151. orporation 3 Tecnomatix Plant Simulation 7 6 1 2006 UGS Corporation 4 Witness 2006 Lanner Group GmbH 5 ProPlanner Line Balance 1 7 0 0 2006 ProPlanner 6 Quest D5K 16 SP6 Delmia Corp 7 Enterprise Dynamics 7 1 2006 Incontrol Simulation Software B V 8 3D Create 3 1 3 2005 Visual Components Oy Inc 9 Arena 10 0 2005 Rockwell Software Inc 10 SpeedSim 1 6 8 0 2005 Dualis GmbH 11 ProModel 7 0 0 191 ProModel Corporation 2006 5 2 4 Methodik der Informationsbeschaffung und Beurteilung F r die in Tabelle 3 festgelegten Programme m ssen in einem n chsten Schritt die zur Bewer tung notwendigen Informationen beschafft werden Quellen der Recherche bilden dabei die Internetpr senzen der Hersteller und Vertriebsfirmen sowie Prospekte weiterf hrende Pro duktbeschreibungen und Demoversionen der Simulationsprogramme Diese Informationen vermitteln einen umfassenden Eindruck der jeweiligen Programme Die Meinungsbildung sollte jedoch nicht ausschlie lich auf den Informationen der jeweiligen Hersteller beruhen da diese immer durch das Vertriebsziel gepr gt sind Die Vorz ge der Simulationstools werden dabei herausgehoben und Nachteile oder Nichtfunktionalit ten bewusst verschwiegen und erst auf Nachfrage bekannt gegeben Dies ist ein ganz normales marketingtechnisches Vorgehen und soll hier nicht negativ bewertet werden es hemmt jedoch den Gewinn von wertungslosen Eindr cken Aus diesem Grund wurde d
152. osten 3 7 x 2 12 20 4 Updatekosten 6 6 8 x 20 33 S 60 100 Nico Nebel A 49 Anlage 5 Ergebnisse der Kriteriengewichtung Tabelle 7 Gewichtung der Unterkriterien Sonstiges u c 1 Q o D o D Q 0 R Se l JE sc Z2 ka 5 2 EC o bi D O O 5 D 2 Jac S Z on D gt 5 z Ou O S B N 0 E c Q n H E 2 ce ZS Q o SES 8 c O 0 o weh ES oz O 3 d S D 3 D 2 c an E S H 3o 5 5582 Ss S S gt z E an ax O x D amp x Q B Nr Funktionalit t 1 4 Si S S 1 Kundenakzeptanz x 3 4 24 16 Marktpr senz 2 Weiterentwicklung 5 6 5 29 19 gew hrleistet 3 Demoversion verf gbar 4 4 2 19 13 Support E Mail Telefon 4 Pers nlich Dokumenta 7 D 5 27 18 tion Tutorials Anpassungsw nsche 5 durch Servicepartner 6 5 x 29 19 m glich 6 kostenloser Viewer 4 5 5 22 15 S 150 100 Nico Nebel A 50 Anlage 5 Ergebnisse der Kriteriengewichtung Wertung Funktionalit tsgruppen Montagegerechte amp schnelle Modellbildung u Bedienung amp Benutzeroberfl che a Berechnung amp Auswertung m Schnittstellen m Kosten Sonstiges Abbildung 1 Gewichtung der Kriteriengruppen Montagegerechte und schnelle Modellbildung Modellkonstruktion per Drag amp Drop spezielle Modellbausteine f r Montageprozesse m eigene Bausteinkonstruktion m unbeschr nkte Elementezahl und Dimens
153. ppen untergliedert im ersten Schritt werden mindestens zwei Mitarbeiter der SITEC GmbH eine Schulung bei dem deutschen Vertriebs partner der Dualis GmbH besuchen Der Schwerpunkt dieser Schulung soll auf der Vermitt lung von Programmierkenntnissen liegen da f r die Modellierung haupts chlich Program mierarbeiten geleistet werden m ssen Diese Mitarbeiter stellen die zuk nftigen Simulations experten im Unternehmen dar In Vorbereitung auf die Schulung ist eine Einweisung in die Problematik der Simulation durch den Autor dieser Arbeit sinnvoll vgl Kapitel 2 Anschlie end wird vorl ufig eine Lizenz von 3D Create erworben und installiert Mithilfe dieser Lizenz wird eine existente Montageanlage modelliert Hierf r bietet sich die Referenz anlage dieser Diplomarbeit an da in diesem Rahmen bereits Vorarbeiten bez glich der Mo dellierung und Prim rdatenbeschaffung geleistet wurden Ziel der Modellierung soll sein prinzipielle Erkenntnisse f r das Erstellen der Bausteinbibliotheken und kompletter Simula tionsmodelle zu erlangen um hierbei zuk nftig Fehler zu vermeiden Die Beschaffung der Prim rdaten erfolgt erst nach einer Abstrahierung der Montageanlage Modellbildung Da durch wird der Umfang der zu sammelnden Prim rdaten durch eine Filterung der relevanten Prozesse minimiert W rde die Prim rdatenbeschaffung vor der Modellbildung erfolgen besteht das Risiko zeitaufwendig Informationen zu beschaffen die sich sp ter als nutzlos
154. preislichen Mittelfeld 13 engl Central Processing Unit Nico Nebel A 19 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme 6 Sonstiges Lanner hat mit verschiedenen namhaften Firmen im Automotive Bereich gute Referenzen Das Programm wird st ndig weiterentwickelt und um neue Funktionen erg nzt Es ist m g lich das Programm durch Demo oder Studentenversionen ausgiebig und ohne Zeitlimit mit gewissen Einschr nkungen der Modellgr e zu testen Das Programm verf gt leider ber keinen kostenlosen Viewer um die Modelldateien den Kunden ohne Softwarelizenz zur Ver f gung stellen zu k nnen 7 Zusammenfassung Witness bietet den grundlegenden Funktionsumfang f r die Zwecke der Montage und Anla genplanung Als gro e Vorteile erweisen sich die relativ einfache Modellierung und Bedie nung sowie das Experimentiermodul und die hierarchische Gestaltungsm glichkeit der Simu lationsmodelle Die Anpassbarkeit der Benutzeroberfl che durch Gestaltung eigener Dialog fenster ist ebenfalls nur in wenigen Programmen verf gbar und sehr hilfreich Das Programm ist sehr offen gestaltet sodass viele Bereiche der Simulation abgedeckt werden k nnen es ist nicht nur speziell f r die Anlagenplanung entwickelt worden Im Rahmen der Grobauswahl konnten keine gravierenden Nachteile des Programms f r die Einsatzgebiete in der SITEC GmbH festgestellt werden Nico Nebel A 20 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simula
155. r 4 Chemnitz 2007 SITEC Industrietechnologie GmbH Management Handbuch Anhang 4 1 Netzwerk der Gesch ftsprozesse Rev Nr 6 Chemnitz 2007 XI Literaturverzeichnis SITES SITE6 SITE7 SOFT RAD U 07 VDI3633 SITEC Industrietechnologie GmbH Management Handbuch Verfahrens anweisung 7 2 01 Angebotsbearbeitung Anlagen Rev Nr 3 Chemnitz 2006 SITEC Industrietechnologie GmbH Management Handbuch Verfahrens anweisung 7 3 01 Projektablauf Maschinen Anlagen Rev Nr 5 Chemnitz 2007 SITEC Industrietechnologie GmbH Management Handbuch Verfahrens anweisung 7 2 03 Auftrags nderungen im Anlagenbereich Rev Nr 2 Chemnitz 2004 SoftGuide GmbH amp Co KG Aktuelle Markt bersicht Software f r Simu lation URL lt http www softguide de software simulation htm gt Verf gbar am 13 August 2007 SITEC Industrietechnologie GmbH Konsultation Rad nz Ulrich Leiter der Abteilung Montage und Pr fanlagen Chemnitz April 2007 VDI Richtlinie VDI 3633 Simulation von Logistik Materialflu und Pro duktionssystemen Begriffsdefinition VDI36633 3 VDI Richtlinie VDI 3633 Teil 3 Simulation von Logistik Materialflu und VRES WIKV Nico Nebel Produktionssystemen Experimentplanung und auswertung M rz Lothar Materialflussplanung und Anlagenkonzeption mit Simulation und Optimierung Effiziente Technologien im Planungsp
156. r dennoch nicht komplett intuitiv zu bedienen Es ist zu jedem Dialogfenster eine inhaltssensitive Hilfe vor handen Es k nnen mehrere Fenster gleichzeitig ge ffnet sein dies ist bei der Bedienung hilfreich Die Eingabemasken speichern automatisch alle eingegeben Werte und zeigen sie beim erneuten Aufrufen wieder an 3 Berechnung amp Auswertung Wird in ProModel ohne Animation simuliert so erfolgt die Berechnung relativ schnell Mit Animation ist die Simulationsgeschwindigkeit stufenlos einstellbar ProModel verf gt ber eine Experimentierverwaltung dem sogenannten Szenariomanager und ein Tool zur automa tischen Optimierung des Modells Es k nnen alle Modellelemente statistisch ausgewertet werden die Statistiken lassen sich in verschiedenen Formen darstellen Die Animation erfolgt live zur Simulation Die 2D Darstellung des Modells ist gut gel st eine 3D Darstellung ist nur durch ein Zusatzmodul m glich Nico Nebel A 41 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme 4 Schnittstellen ProModel verf gt ber die g ngigsten Schnittstellen Es ist m glich Daten von Tabellenkal kulationsprogrammen und Datenbanken zu importieren Der Import von CAD Dateien ist nicht direkt m glich sie m ssen zuerst in einem f r das Programm lesbaren Format abge speichert werden ProModel liest folgende Dateitypen f r den Import von Grafiken bmp wmf gif und pcx Ein Export der Animationen als Videodate
157. r die Fenster st ndig hin und her schieben oder sie stark verkleinern Trotzdem ist die Benutzerf h rung im Vergleich zu den anderen Programmen die bersichtlichste und Beste 3 Berechnung amp Auswertung Die Berechnung der Ereignisse erfolgt relativ schnell Das Simulationszeitverh ltnis ist stu fenlos einstellbar es ist auch m glich ohne Animation zu Simulieren um entsprechend schnel ler Ergebnisse zu bekommen Jedes Element kann nach einem Simulationslauf standardm ig ausgewertet werden Benutzerdefinierte Auswertungen k nnen in Tabellen oder Diagramm form jederzeit durch Dialogfenster gestaltet werden Eine Experimentierverwaltung ist eben Nico Nebel A 38 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme falls im Programm integriert Die Simulation kann in 2D oder auch in 3D animiert werden Allerdings ist zu beachten dass bei einer 3D Animation die Simulation entsprechend langsam l uft 4 Schnittstellen Plant Simulation kommt mit den g ngigsten Office Dateiformaten zurecht Das Importieren von Daten aus Datenbanktypen wie ODBC oder Oracle sind ebenso m glich wie das Lesen und Schreiben von Daten aus oder in MS Excel Tabellen Somit k nnen Simulationsergebnis se schnell aufbereitet und weiterverarbeitet werden Die Animationen k nnen in das g ngige Videodateiformat avi exportiert werden Erstellte CAD Zeichnung im dxf Format k nnen importiert und z B als Layouthintergrund verwendet we
158. r untersuchten Simulationsprogramme Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simu lationsprogramme Programmname Witness Version 2006 Hersteller Lanner Group GmbH Vertrieb in Deutschland Lanner Simulation Technology GmbH Schiessstra e 35 40549 D sseldorf Website www lanner com 1 Montagegerechte amp schnelle Modellbildung Die Modellbildung erfolgt relativ schnell Es wird eine Bibliothek an Standardelementen mitgeliefert sie decken die einfachen und meist genutzten Funktionen der allgemeinen Mo dellbildung ab F r spezielle Situationen ist es m glich sich spezielle Designerelemente anzulegen und als Bibliotheksbaustein abzuspeichern Durch das Kreieren von sogenannten Modulen ist es m glich eine hierarchische Struktur in das Simulationsmodell einzubringen Dabei werden mehrere Elemente zu einem Modul zusammengefasst diese Module k nnen wiederum zu einem bergeordneten Modul zusammengefasst werden usw Ein Modul besitzt einen Ausgang und einen Eingang zum restlichen Modell die Kommunikation im Modul erfolgt ber die jeweiligen Elemente Die Parametrierung der einzelnen Elemente erfolgt weitestgehend ber Dialogfenster wobei wiederum bei komplexen Zusammenh ngen die Einbindung von Programmtexten unumg nglich ist 2 Bedienung amp Benutzeroberfl che Das Arbeiten mit dem Programm Witness ist einfach zu erlernen Die Men und Symbolleis ten sind logisch angeordnet und durch aus
159. ramm notwendig ist und die Nico Nebel A 22 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme Modellerstellung mit speziellen Bausteinen schnell erfolgen kann Allerdings ist die SITEC GmbH in einem hohen Ma von der Dualis GmbH abh ngig Jeder neuer Modellbaustein verursacht zus tzliche Kosten Nico Nebel A 23 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme Programmname 3D Create Visual Components Version 3 1 3 2005 Hersteller Visual Components Vertrieb in Deutschland Dualis GmbH IT Solution Tiergartenstra e 32 01219 Dresden Website www dualis it de www visualcomponents com 1 Montagegerechte amp schnelle Modellbildung Eine Besonderheit von 3D Create ist die besonders schnelle Modellierung mit vorhandenen Bausteinen Sobald die Bausteine vollst ndig definiert in der Bausteinbibliothek abgelegt sind k nnen sie per Drag and drop miteinander im Layoutfenster verbunden werden Es m ssen keine zus tzlichen Einstellungen vorgenommen werden dank des Plug amp play Verfahrens besteht sofort eine Verbindung des Material und Informationsflusses Allerdings erfordert dies im Voraus eine exakte und umfangreiche Definition der einzelnen Bausteine Das Plug amp play Verfahren kann nur funktionieren wenn alle sinnvollen Kombinationen von Bausteinen untereinander und den dazugeh rigen beweglichen Teilen vorher definiert wurde Dies bedeutet einen Mehraufwand a
160. rden sie werden jedoch dabei in eine Pixelgrafik Konvertiert Folgende 3D Datentypen k nnen ebenfalls von Plant Simulation verarbeitet werden spp s3D wrl SolidWorks Dateien k nnen nicht importiert werden 5 Kosten Plant Simulation ist mit Abstand das teuerste Programm im Vergleich Eine Professional Lizenz kostet 42 170 die Standardlizenz 26 510 F r das notwendige Assembly Library Modul sind zus tzlich noch einmal 10 840 aufzuwenden Die Kosten f r Wartung betragen abh ngig von der Version ca 5 000 Weitere Kosten f r Hardware sind vernachl ssigbar Plant Simulation l uft auf einem modernen Konsumrechner mit Windows Betriebssystem zuverl ssig 6 Sonstiges Das Programm hat eine gro e Verbreitung in Wirtschaft und Forschung Es werden best ndig neue Versionen entwickelt und Fehler behoben Anpassungsw nsche k nnen durch Pro grammierung eigener Dialogfenster realisiert werden Es gibt eine kostenfreie Viewer Lizenz mit der die erstellen Modelle simuliert aber nicht abge ndert werden k nnen 8 Zusammenfassung Fazit Das Programm Plant Simulation ehemals emPlant ist ein sehr m chtiges Simulationspro gramm Im Vergleich zu den anderen Programmen besitzt es die beste Bedienung und Doku mentation Allerdings ist der Preis mit ca 50 000 auch mit Abstand der H chste im Ver gleich Der Aufwand f r die Modellierung des Referenzmodells durch einen erfahrenen An wender betr gt 4 Tage und
161. rden per Drag and drop aus dem Library Tree in das Layout gezogen und angeordnet Da bei der Erstellung der Bausteine keine Schnittstellen angelegt werden k nnen m ssen nun die Bausteine manuell miteinander verbunden werden Dies geschieht mithilfe sogenannter Channels Channels sind Materialfluss oder Signalfluss eing nge oder ausg nge und werden per Mausklick miteinander verbunden oder getrennt Abbildung Abbildung 32 Channels in Enterprise Dynamics Im dritten Schritt wird analog zu 3D Create das erstellte Simulationsmodell parametrisiert Daf r dienen die vorher erstellten bausteinspezifischen Dialogfenster GUI Der Simulations lauf kann gestartet werden 5 4 3 3 Bewertung der Modellierung Der Zeitbedarf f r das Anlegen eines Modellbausteins ist etwas geringer als im Programm 3D Create Dies liegt an der Unterst tzung durch den Atom Editor Allerdings ist auch hier der gr te Teil der Logik durch Programmierung umzusetzen z B Drehung des Rundtakt Nico Nebel 64 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware tisches erst wenn alle Prozesse abgeschlossen sind Bei der Modellierung kompletter Anla gen aus vorhandenen Modellbausteinen hingegen ist ein vergleichsweise gr erer Zeitbedarf notwendig da die Elemente manuell miteinander verkn pft werden m ssen Zudem wird das Modell bei vielen Verkn pfungen schnell un bersichtlich vgl Abbildung 32 Hinsichtlich der Wied
162. ring Zuf hrung der Dichtring Eindr cken der Dichtring in Geh use mit Kraft Weg berwachung Station 3 Nachpressen Dichtring Station 4 Niederhalter auf Dichtring positionieren Kraft berwachung Niederhalter Drehantrieb an Werkst ckaufnahme ankoppeln Werkst ckaufnahme entriegeln Laserschwei en Heften Innennaht Au ennaht Drehantrieb von Werkst ckaufnahme trennen Station 5 Drehantrieb an Werkst ckaufnahme ankoppeln Werkst ckaufnahme entriegeln Laserschwei en Innennaht Au ennaht Drehantrieb von Werkst ckaufnahme trennen Station 6 Nico Nebel A 60 Anlage 7 Beschreibung der Referenzanlage Baugruppe aus Werkst ckaufnahme entnehmen Baugruppe in Zwischenspeicher oder N i O Puffer ablegen Modul 3 1 1 Vorgaben e Lesen DMC e Baugruppe aus Zwischenpuffer entnehmen und unter Ringvermessung positionieren e Pr fung Ringlage e Baugruppe von RT in Zwischenspeicher bzw N i O Ablage ablegen 2 Bestandteile e Grundmodul mit Steuerung und Bedientableau e Beschickungs und Entnahmehandling e Erkennungssoftware DMC e Schwingungsisolierter Rundtisch e Teileanwesenheitskontrolle in jeder Station e Zwischenspeicher 3 Prinzipieller Ablauf e Baugruppe aus Zwischenpuffer entnehmen e Baugruppe in Rundtisch f r Ringvermessung ablegen e Teil ausheben e Ringlage messen e Baugruppe greifen und in Zwischenspeicher oder N i O Ablage transportieren Nico Nebel
163. rlag 1998 Literaturverzeichnis IBF PHV PROD RINZ 92 SIMP SIMT SITEV SITE2 SITE3 SITE4 Nico Nebel IBF Institut f r Betriebswissenschaften und Fabriksysteme Konsultation Peggy N ser Leiterin der Fachgruppe Fabrikplanung Chemnitz TU Chemnitz 29 M rz 2007 Friemuth Thomas Zwick Michael Hillmann Apmann Hilmar Simula tion in der Produktion In phi Hannover Produktionstechnische Institute Hannover 2001 Heft Nr 2 unbekannter Autor Mit Simulation schneller zum Produkt URL lt http www produktion de article 004001011 d1e39a7 17ff html gt Verf gbar am 13 August 2007 Rinza Peter Schmitz Heiner Nutzwert Kosten Analyse eine Entschei dungshilfe 1 Aufl D sseldorf VDI Verlag GmbH 1992 SimPlan AG Simulation Einstieg Voraussetzungen Ziele Nutzen Fakten Grenzen URL lt http www simplan de pdf Sim Broschuerel pdf gt Verf gbar am 13 August 2007 SimPlan AG Software f r Simulationen URL lt http www simulationstools de gt Verf gbar am 13 August 2007 SITEC Industrietechnologie GmbH SITEC Firmenpr sentation Chem nitz 2007 SITEC Industrietechnologie GmbH Wir ber uns das SITEC Kurzportrait URL lt http www sitec chemnitz de content company geschaeftsbereiche html gt Verf gbar am 14 August 2007 SITEC Industrietechnologie GmbH Management Handbuch Abschnitt 1 Einf hrung Rev N
164. rozess oder Zeitver schwendung Vortrag zum Dualis Anwenderforum Dresden V Research GmbH 26 April 2007 unbekannter Autor Simulation URL lt http de wikipedia org wiki Simulation Typen_und_Bereiche_von_Simulationen gt XII Literaturverzeichnis Verf gbar am 13 August 2007 WIK2 unbekannter Autor Festigkeitsberechnung URL lt http de wikipedia org wiki Festigkeitsberechnung gt Verf gbar am 13 August 2007 Nico Nebel XII Nebel Nico Ablaufsimulation von komplexen Montageprozessen in modularen Montagesystemen DIPLOMARBEIT Anlagenband HOCHSCHULE MITTWEIDA FH UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES Fachbereich Maschinenbau Feinwerktechnik Anlagenverzeichnis Anlagenverzeichnis Anlage 1 Verfahrensanweisung f r die Angebotsbearbeitung von Anlagen A 1 Anlage 2 Verfahrensanweisung f r den Projektablauf von Maschinen und Anlagen A 11 Anlage 3 Verfahrensanweisung f r die Auftrags nderung im Anlagenbereich A 18 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Sumulatonsprogramme A21 Anlage 5 Ergebnisse der Kotertengewichung A 47 Anlage 6 Vollst ndig ausgef llte Nutzwertanalyse ccceseseseesrrrrereerrrrresrrere A55 Anlage 7 Beschreibung der Referenzanlage nn dE DEENEN Benni A 59 Anlage 8 Modellierung der Referenzanlage mit weiteren Simulationsprogrammen A 68 Nico Nebel AI Anlage 1 Verfahrensanweisung f r die Angebo
165. rozesse k nnen in Echtzeit verfolgt werden wichtige Prozesse k nnen in Zeitlupe unwichtige im Zeitraffer betrachtet werden Diagramme und Tabellen fassen Ergebnisse in ber sichtlicher und aussagekr f tiger Form zusammen Es ist geplant die Simulationsstudien sp ter im Unternehmen selbst durchf hren zu k nnen Die Verantwortung hierbei teilen sich die zust ndigen Projektleiter sowie die Anlagenkon strukteure Hierf r werden in der Konstruktionsabteilung Konstrukteure in dem ausgew hlten Simulationsprogramm geschult Sie sollen vorwiegend die Modellierung neuer Modellbau Nico Nebel 37 Kapitel 4 Beschreibung des Sollzustandes in der Firma steine bernehmen Der Projektleiter hingegen als Bindeglied zwischen Kunden und Kon struktion bernimmt die Modellierung der kompletten Montageanlagen aus den vorhandenen Modellbausteinen sowie kommunikative Aufgaben der Anlagenpr sentation Der Vorteil in dieser Aufteilung der Verantwortlichkeiten besteht darin dass der Konstrukteur die zwei Personen des Simulations und Anlagenexperten in Personalunion vereinigt Es geht somit kein Wissen zwischen diesen beiden Personen verloren und lange Erkl rungen und Einf h rungen in die Montageproblematik k nnen umgangen werden Der Konstrukteur kann sp ter bestens einsch tzen ob das Simulationsmodell plausible Ergebnisse liefert Der Projektleiter hingegen bernimmt im Ablauf berwiegend koordinierende Aufgaben und kann daher nicht
166. rte Validierung des Konzeptes wird m glich Diskussionsgrundlage ist erarbeitetes L sungskonzept und vorhandenes Si mulationsmodell Unterst tzung der Beratung durch o animierte Simulationsmo delle o statistische Auswertungen der Simulationsl ufe o aufbereitete Diagramme der Simulationsl ufe o 3D Volumenmodelle o 2D CAD Zeichnungen o verbale Funktionsbe schreibung in Textform o Ablaufdiagramme Nico Nebel A3 Anlage 1 Verfahrensanweisung f r die Angebotsbearbeitung von Anlagen Nico Nebel Ablaufdiagramm und Beschreibung 18 Unterauftragnehmer und oder Kaufteile notwendig 19 Auswahl von UAN bzw Lieferanten Angebotseinholung f r Preis und Komponenten bestimmende Bauteile bzw Baugruppen 20 Pr fen der Angebote und Auswahl der geeigneten UAN Lieferanten 21 Erarbeiten des Angebotes nach Musterangebot einschlie lich Kalkulation 22 Information an V ber Fertig stellung des Angebots 23 Einberufung KA 24 Verteidigung Angebot vor KA 25 Korrekturen notwendig Z AB AB AB AB AB AB Methodik Istzustand ohne Simulation Methodik Sollzustand mit Simulation A4 Anlage 1 Verfahrensanweisung f r die Angebotsbearbeitung von Anlagen Ablaufdiagramm und Beschreibung Z Methodik Istzustand Methodik Sollzustand ohne Simulation mit Simulation 26 Unterschrift GF einholen AB D DE EE ee Pers nliche Konsultation Pers nliche Konsultation 27 Ub be des
167. rung einer Referenzanlage mit verschiedenen Pro grammen stellt eine aufwendige Art des Vergleichs dar und empfiehlt sich nur wenn durch einen gr beren Vergleich keine Aussagen ber die Eignung getroffen werden k nnen Dies ist bei den Ergebnissen der Nutzwertanalyse der Fall gewesen geringe Unterschiede in der Bewertung der ersten Pl tze Die Dauer der Modellierung die Flexibilit t und Wiederver wendbarkeit der Modelle stellen wichtige Kriterien der Bewertung dar und konnten nur durch die Modellierung der Referenzanlage beurteilt werden Zudem best tigt diese zum gr ten Teil die Einsch tzungen aus der Nutzwertanalyse und erh ht dadurch die Zuverl ssigkeit der Aussagen Die Feinauswahl f hrte zu dem Ergebnis dass alle drei untersuchten Programme f r die SITEC GmbH prinzipiell geeignet sind Die Entscheidung f r 3D Create wurde im Absatz 5 4 7 begr ndet beruht jedoch auch zum Teil auf subjektiven Einsch tzungen des Autors Diese Subjektivit t entspringt der Tatsache dass ein Gro teil der Programmeigenschaften einfach nicht ausschlie lich monet r bewertbar ist z B intuitive Bedienung Der Autor dieser Arbeit ist davon berzeugt mit dem Programm 3D Create ein sehr gut geeignetes Nico Nebel 79 Kapitel 7 Fazit Bewertung der Umsetzung Werkzeug f r die Simulation der modularen Montageanlagen empfohlen zu haben Das sechs te Kapitel beschreibt die nachfolgenden Schritte sehr detailliert und gibt au erdem einen konkret
168. sagekr ftige Symbole intuitiv zu bedienen Kleinere Schwierigkeiten gibt es beim Anordnen der Elemente im Layout Fenster wenn andere Dia logfenster ge ffnet sind Die gesamte Benutzeroberfl che ist deutsch genau wie die Hilfe funktion Die Hilfefunktion l sst sich zudem inhaltssensitiv aufrufen das hei t sie wird dem aktuellen Fenster oder Befehl angepasst Leider wird kein Tutorial angeboten dies erschwert die Einarbeitung in die Funktionsweise des Programms Es k nnen mehrere Fenster gleichzei tig ge ffnet sein und beliebig angeordnet werden Die Symbole sind aussagekr ftig und lassen die dahinter liegende Funktion erkennen Alle Eingabemasken behalten ihren letzten Wert beim erneuten Aufrufen Nico Nebel A 18 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme 3 Berechnung amp Auswertung Positiv aufgefallen an Witness ist die standardm ig mitgelieferte Experimentierverwaltung dies ist nur bei den wenigsten Programmen der Fall Die blichen Systemzust nde sind ohne Programmierung abfragbar und auswertbar Es k nnen die meisten Diagrammarten auch live in die Animation eingebunden werden Benutzerdefinierte Auswertung erfolgt mit Hilfe von Befehlen ber eine Eingabemaske Der Simulationszeitfaktor kann stufenlos verstellt werden es ist auch m glich die Simulation ohne Animation sehr schnell durchlaufen zu lassen Die 2D Animation ist zufrieden stellend leider konnte die 3D Animation nicht getestet werde
169. satz punkt f r Simulation gegeben allerdings sind die Maschinen und Betriebsdaten bei der Beschaffung von Prim rdaten f r die sp tere Simulation von Bedeutung Im Gesch ftsfeld der Montageanlagen ist ein Einsatz von Simulation vor allem in der Ange botsphase der Realisierungsphase und bei nderungen der Anlage Erfolg versprechend Abbildung 14 Management Handbuch Lenkung von Dokumenten Lenkung von Aufzeichnungen Managementprozesse Interne Audits L Unternehmenspolitik Planung Verantwortung Bereitstellung von m S Befugnisse Ressourcen Y Wertsch pfungsprozesse Bewertung Verbesserung GH Komponentenfertigung Vertragspr fung Einkauf Unterst tzungsprozesse t i Uberwachung und Uberwachung und Lenkung fehlerhafter Produktionsprozess Lenkung von berwachungs Datenanalyse L Messung Messung Produkte entwicklung und Messmitteln Kundenzufriedenheit _ Prozess Produkt ZE el i Abbildung 14 Netzwerk der Gesch ftsprozesse SITE4 3 2 2 Anwendung in der Angebotsphase Die Erarbeitung von Angeboten f r spezialisierte komplexe Anlagen stellt immer wieder eine Herausforderung dar Es m ssen in einem kurzen Zeitraum ca 3 Wochen die Aufgabenstel lung des Kunden vollst ndig erfasst die Anlage in grober Form projektiert sowie Forderun gen im Lastenheft garantiert werden Simulation kann hier die Erarbeitung technischer L sungskonzepte sow
170. se der Umfang der ausf hrlich zu testenden Programme auf maximal drei begrenzt Mit diesen Programmen wird die Erstellung und Simulation eines Referenzmodells bewertet Diese Bewertung dient als Entscheidungsfindung f r die Empfehlung eines Programms Im Kapitel 6 werden Tipps f r die Einf hrung der Simulation in das Unternehmen gegeben da neben der Auswahl eines Simulationsprogramms weitere Schritte notwendig sind um die Methodik der Simulation im Unternehmen zu implementieren Das Vorgehen ist in Abbildung 4 noch einmal bersichtlich dargestellt Nico Nebel 4 Kapitel 1 Einleitung Einzelschritt Problemstellung analy Aufgabenstellung und Ziele definieren Erarbeitung von Grun agen z Modellierung und Simulation Informationsbeschaffu vorhandenen Simulationsprogrammen Erstellung eines Anforderun kataloges und Gewichtung der Auswahlkriterien Grobauswahl Beschaffung und Aufbe der Prim rdaten zur Erstellung eines Referenzmodells Feinauswahl Auswahl und Empfehlu n Software f r die Anwendungs zwecke der SITEC GmbH Methodik Gespr che mit Projektleiter Literaturrecherche Recherche bei Herstellern Anwendern und Hochschulen Gespr che mit zuk nftigen Nutzern und Projektleiter Nutzwertanalyse Auswertung und Klassifizierung von Maschinendaten und Erfahrungswerten Herstelleran gaben von Systemkomponenten Erstellung und Simulation des Referenzmodells mit den favorisierten Pr
171. se aufwendiges Verfahren ist dessen Einsatz sich nur rechtfertigen l sst wenn andere Verfahren keine L sungsans tze liefern Der Erfolg einer Simulationsstudie ist dabei im gro en Ma e von der Qualifikation des Mitarbeiters und der Eignung des Simulationsprogramms abh ngig 2 7 Alternativen zu Simulation Obwohl Simulation viele bedeutende Vorteile und auch L sungen f r Problemstellungen bietet bei denen andere Verfahren nicht mehr einsetzbar sind ist im Voraus zu pr fen ob alle alternativ sinnvollen M glichkeiten zur L sungsfindung ausgesch pft sind Aufgrund des relativ hohen Aufwandes einer Simulationsstudie bieten andere Verfahren den Vorteil der schnelleren Durchf hrbarkeit bei gleichzeitig geringerem Aufwand Kuhn 98 S 7 Analytische Methoden bieten hierbei eine Alternative zur Simulation Sie sind hinsichtlich des Aufwandes effektiver als Simulation In der Konstruktion k nnen sie die weit verbreitete FEM Simulation erg nzen z B durch das Rittersche Schnittverfahren WIK2 Auch in der Maschinenbelegungsplanung werden analytische Methoden eingesetzt um z B Engpassma schinen zu ermitteln Die Grenzen analytischer Methoden sind allerdings erreicht wenn zur Modellbildung nicht nur Abh ngigkeiten sondern auch Zuf lligkeiten ben tigt werden Eine analytische Methode f llt beispielsweise aus wenn f r die Ermittlung der Engpassmaschine nicht klar definiert werden kann wann welche Teile in die Produktion eingespeis
172. sentlich von den anderen untersuchten Simulationsprogrammen da die Ablauflogik nicht anhand eines Editors programmiert sondern grafisch in Form eines Ablaufdiagramms definiert wird Abbildung 34 Dieses Ablaufprogramm wird erneut mithilfe vorgefertigter Elemente sog Basic Processes per Drag and drop erzeugt vergleichbar mit der Erstellung von Ablauf diagrammen in MS Visio Ein Basic Process ist beispielsweise eine Entscheidung Verkn p fung Trennung oder ein zeitverbrauchender Arbeitsprozess Die Benutzeroberfl che und die Ablauflogik werden in einem tpl File abgespeichert Aus diesem tpl File wird sp ter ein tpo File generiert das das Template darstellt Im tpo File selbst k nnen keine nderungen des Dialogfensters oder der Logik vorgenommen werden 12 Pr sentationsform die auf einer Internet und Telefonkonferenz basiert Nico Nebel 67 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware 24 Arena SITEC tpl Rundtisch Logic WS lolx EI Fie Edit View Tools Arrange Object Check Window Help la x Ioengeeeniizsglo 18l9bz ARR yaan a a a Iial INsPen2oA l4 2 Ar CES em or maz S akeles 2 2 me a a 7
173. sieren nicht mehr ausschlie lich auf Erfahrung und Sch tzung sondern auf begr ndet ermittelten Simulationsergebnissen Die im Nico Nebel 35 Kapitel 4 Beschreibung des Sollzustandes in der Firma Laufe der Planung und Konstruktion von Anlagen immer genauer und sicherer wer denden Planungsdaten k nnen durch die Detaillierung des vorhandenen Simulations modells sofort implementiert werden Infolgedessen steigt die Sicherheit der Simulati onsergebnisse 5 Nach Abschluss der Fertigung und Montage k nnen Vorabnahmen oder Leistungstests zu unbefriedigenden Ergebnissen f hren Hier m ssen nun nicht mehr sofort die erfor derlich gewordenen nderungen an der realen Anlage durchgef hrt werden sondern k nnen zun chst schneller und kosteng nstiger am Modell simuliert werden Ineffek tive Ma nahmen werden so im Voraus erkannt Die Beschaffung und Montage ande rer Baugruppen und Kaufteile wird nur noch notwendig sein wenn diese sich vorher im Simulationslauf bewehrt haben Als Pr sentations und Kommunikationstool soll die ausgew hlte Simulationssoftware vor wiegend f r die Kundenbetreuung f r Projektbesprechungen sowie zu Beratungen des L sungskonzeptes verwendet werden In animierten Simulationsmodellen werden die dynami schen Abl ufe der Anlage besser dargestellt als in anderen Dokumenten wie z B verbalen Ablaufbeschreibungen Die Simulationsl ufe k nnen statistisch ausgewertet und aufbereitet werden Tabellen und Diagra
174. st begrenzt und kann f r spezielle Problemstellungen erweitert wer den Dadurch ist die Wiederverwendbarkeit der erstellten Modellbausteine gegeben Nico Nebel 59 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware Erzeugtes Simulationsmodell Innerhalb der zweit gigen Schulung bei der Dualis GmbH entstanden ein funktionierendes Simulationsmodell der Referenzanlage und die dazugeh rige Modellbibliothek mit neun Modellbausteinen Dazu z hlen beispielsweise Drehtische Puffer Handlingeinheiten und Palettierer Alle Elemente verf gen ber entsprechende Parameter die sich einfach ndern lassen Die Streuung der Prozesszeiten ist ebenfalls modelliert Aus Zeitgr nden konnten noch keine St rungen oder R stprozesse modelliert werden Diese k nnen aber sp ter analog zu den Streuungen als Parameter definiert werden Die Modellbausteine k nnen nicht nur f r das Referenzmodell sondern auch f r zuk nftige Projekte genutzt werden Das entstandene Simulationsmodell ist aufgrund der animierten Darstellung der Abl ufe sehr anschaulich Weiterhin wurden w hrend der Schulung F higkeiten im Umgang mit dem Programm vermit telt sodass der Teilnehmer in der Lage ist vorhandene Modellbausteine selbstst ndig anzu passen Im Anschluss an die Schulung wurden ausgehend von einem Rundtakttisch mit vier Stationen selbstst ndig weitere Rundtaktische mit sechs bzw acht Stationen modelliert Abbildung 29 Simulationsmodell der Referenz
175. stellung sowie die Tutorials sind in englischer Spra che verfasst Die Tutorials sind sehr umfangreich und f hren den Unge bten schnell die Software ein In vielen Dialogfenstern wird eine intuitive Hilfestellung angeboten Alle Ein gabemasken speichern die zuletzt eingegeben Werte 3 Berechnung amp Auswertung Positiv an E D ist die Auswertem glichkeit aller Elemente auf einfacher Art und Weise Aktuelle Werte wie z B die Auslastung werden live im Atom selber angezeigt Es k nnen zudem Live Diagramme erstellt werden die die benutzerspezifischen Werte anzeigen Der Summary Report zeichnet automatisch die wichtigsten Modellzust nde auf und gibt sie ber sichtlich wieder Die Ergebnisse lassen sich in den g ngigen Formen darstellen Der Simulati onszeitfaktor ist stufenlos zu verstellen und arbeitet ohne Animation sehr schnell Bei der 2D Animation k nnen verschiedene Bilder hinterlegt und animiert werden Die 3D Simulation ist Nico Nebel A 36 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme mit zus tzlichem Aufwand verbunden es m ssen die notwendigen 3D Volumenmodelle importiert werden 4 Schnittstellen Es k nnen verschiedenste 2D Dateiformate importiert werden dazu z hlen g ngige Bilddatei en wie jpg oder gif sowie CAD Dateien wie dxf Der Import von VRML Dateien der Versionen 1 und 2 ist genauso m glich wie 3ds Dateien Die Kommunikation mit den Of fice Formaten wie Excel oder Access
176. steu erung w hrend der Realisierungsphase Damit l sst sich evtl zuk nftig die Inbetriebnahme der Montageanlagen beim Kunden verk rzen Nach Meinung des Autors wird die Einf hrung der Simulation in den beschriebenen neun Schritten ca zehn Monate dauern wobei die Erstellung der Bausteinbibliothek inkl Prim r datenbeschaffung den gr ten Teil der Zeit in Anspruch nehmen wird Abbildung 39 Die Ziffern in dieser Abbildung beziehen sich dabei auf die Einzelschritte die in Abbildung 38 auf der nachfolgenden Seite noch einmal bersichtlich dargestellt sind Nico Nebel 76 Kapitel 6 Empfehlungen zur Einf hrung von Simulation ins Unternehmen Mitarbeiterschulung im Programm 2 Mitarbeiter 4 Tage inkl Programmierlehrgang e Erwerb amp Installation einer Entwicklungslizenz von Visual Components 3D Create Modellierung einer existenten Anlage Empfehlung Nutzung der Referenzanlage Festlegen der Simulationsziele Modellbildung keine Implementierung des Modells Beschaffung der Prim rdaten am realen Objekt Modellierung der einzelnen Modellbausteine und Plausibilit tspr fung Modellierung der Montageanlage aus bestehenden Modellbausteinen Vergleich der Simulationsergebnisse mit realen Anlagenkennwerten bei Abweichungen pr fen Elemente der Montageanlagen hinsichtlich ihrer blauflogik strukturieren und Kategorien zuweisen keine technologische Gliederung Entscheidung welche Elemente modelliert und im Baus
177. t Add on werden hochaufl sende Bilder und Videos erstellt Im Statistik Add on ist eine Experimentierverwaltung vorhanden Im Laufe der Arbeit mit 3D Create zeigten sich auch Nachteile Im Vergleich zu anderen Programmen existiert nur wenig vorgefertigte Logik z B FIFO Einfache Abl ufe wie z B das Verbinden zweier Einzelteile zu einer Baugruppe K nnen nicht ber Dialogfenster mo delliert werden Die Animation w hrend der Simulation ist nicht komplett abschaltbar womit die Berechnung der Simulation im Vergleich zu anderen Programmen etwas langsamer ver l uft Kein direkter Nachteil von 3D Create sondern ein eher allgemeiner Nachteil der 3D Simulation ist der um ca 10 20 h here Aufwand der Modellierung im Vergleich zu den 2D Simulationsprogrammen F r die geplanten Simulationen sollen zuk nftig 3 Lizenzen installiert werden wobei nur eine Entwicklerlizenz ben tigt wird Die beiden anderen Lizenzen dienen zum Modellieren der Anlagen aus vorhandenen Modellbausteinen In 3D Create gibt es daf r auch verschiedene Lizenzen Mit 3D Create selbst k nnen einzelne Modellbausteine und komplette Modelle erstellt werden Mit 3D Realize k nnen Modelle nur aus vorhandenen Modellbausteinen zusammengestellt und parametriert werden Die daraus resultierenden Kosten Tabelle 6 sind im Vergleich zu den brigen Programmen der Feinauswahl die niedrigsten Tabelle 6 Entstehende Kosten f r die Anschaffung von 3D Create
178. t somit eine R ckkopplung der Bewertungen dar und erh ht die Sicherheit der NWA Die erzielten Ergebnisse sind in der Anlage 8 beschrieben Nico Nebel 71 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware 5 4 7 Empfehlung einer Simulationssoftware Das Ergebnis der Feinauswahl zeigt dass die Programme 3D Create E D und Arena f r die Simulation der Montageanlagen der SITEC GmbH gut geeignet sind Die hohen Bewertungen und knappen Abst nde dieser Programme in der Nutzwertanalyse werden also best tigt Wei terhin best tigt sich auch die Einsch tzung der Nutzwertanalyse dass die Programme Delmia Quest und ProModel f r die Ablaufsimulation modularer Anlagen grobe M ngel aufweisen z B die fehlende M glichkeit Modellbibliotheken anzulegen und daher nicht zu empfehlen sind vgl Anlage 8 Im direkten Vergleich der Modellierung des Referenzmodells sind die Unterschiede der Um setzung und der Ergebnisse nicht wesentlich vgl 5 4 2 Abschnitt bis 5 4 4 Der Autor dieser Arbeit empfiehlt 3D Create als die am besten geeignete Software zur Simulation komplexer modularer Montageanlagen innerhalb der Angebots und Realisierungsphase f r die SITEC GmbH Folgende Untersuchungsergebnisse f hren zu dieser Entscheidung 3D Create verf gt als einziges Programm ber Plug amp play Schnittstellen Diese er m glichen den besonders schnellen und flexiblen Einsatz des Programms im Rahmen der Angebotsphase gro e Freihei
179. t werden Zufallsverteilung je nach Auftragslage Eine andere Alternative stellt das Experiment am Realobjekt dar Der Nachteil ist dass dieses Verfahren meist teurer aufwendiger zeitintensiver und eventuell gef hrlicher ist als die Simulation am Modell Experimentieren am Realobjekt eignet sich insbesondere bei Projekten mit hohem Wiederholwert bei denen schon hnliche Objekte zur Verf gung stehen Hier ist es g nstiger das vorhandene Realobjekt zu manipulieren anstatt das Objekt komplett neu zu modellieren 5 Finite Elemente Methode Nico Nebel 29 Kapitel 3 Analyse des Istzustandes der Firma 3 Analyse des Istzustandes der Firma 3 1 Ausgangspunkt f r die Untersuchung Dieses Kapitel dient zur Beschreibung der aktuellen Arbeitsweise des Unternehmens Es werden dabei die f r Simulation potenziell sinnvollen Einsatzgebiete untersucht indem kon krete Punkte herausgearbeitet werden und die aktuelle Methodik zur Umsetzung aufgezeigt wird Das Kapitel bildet die Basis des nachfolgenden in dem der Sollzustand nach Einf h rung der Simulation beschrieben wird Momentan wird Simulation als Methode zur Aufgabenbearbeitung im Unternehmen nicht eingesetzt F r die Herausarbeitung potenzieller Einsatzgebiete wurde die Management Dokumentation als Grundlage genutzt Hier sind das Firmenorganigramm das Netzwerk der Gesch ftsprozesse alle relevanten Verfahrens Arbeits und Pr fanweisungen sowie Form bl tter Normen und Rechtsvorschr
180. t wird die Anlage realisiert und danach in Betrieb genommen und gewartet In all diesen Abschnitten wird die Simulation als unterst tzendes Werkzeug eingesetzt Entsorgung und Recycling als die letzten Schritte im Produktlebenszyklus werden nicht betrachtet In den nachfolgenden Abschnitten sollen nun die Einsatzfelder n her betrachtet werden Simulation komplexer Fertigungseinrichtungen Materialflu systeme Steuerungssysteme Arbeits systeme Montagelinien Gruppenarbeit Arbeitsinseln Planung usw Lagersysteme Proze abl ufe z B Sequenz bildung Personaleinsatz berpr fung von Planungs parametern Dimensionierungen Durchs tzen Alter nativen Schwachstellen Simulation der Anlaufkurve simulierter Probe betrieb Arbeitssysteme im schrittweisen Ausbau Reali Schulungssysteme Ausbildung am realit tsnahen sierung Szenario Steuerungsregeln und komponenten bernahme der Steuerungslogik des Simulations modelis in den Leitstand berwachung der Anlagen Dispositionsunterst tzung Vorausschau Personal Disposition was ist wenn Alternativen Pausendurchlauf 3 Schicht Schulungs systeme Notfallstrategien Lernfabrik Betrieb Ebene Material Produktflu Transportsysteme Waren Material Produktion Erzeug wen aan lager Vorfertigung nis gang g Montage lager Ausgang operative St ndige berwachung Kontrolle durch Simulatio
181. teinkatalog aufgenommen werden Anlegen der Bausteinbibliothek Geometrieimport amp Vereinfachung falls keine Volumenmodelle existent dann Geometrieerzeugung in 3D Create Frames Schnittstellen und Hierarchiebeziehungen festlegen Ablauflogik programmieren Funktionstest amp Plausibilit tspr fung evtl nderungen an Modellbausteinen vornehmen Bausteine in lokaler Modellbibliothek abspeichern und evtl im eCAT Katalog ver ffentlichen e Erwerb zweier nwenderlizenzen von Visual Components 3D Realize Interne Einweisung der Anwender in 3D Realize durch firmeneigenen Simulationsexperten inkl Grundlagenschulung Methodik der Simulation schrittweiser projektbegleitender Einsatz der Simulation Test und Einf hrungsphase vollst ndige projektbegleitende Nutzung der Simulation f r die Montageanlagenplanung e Erweiterung amp Pflege der Modellbibliothek regelm ige Softwareupdates e Pr fung der Nutzung des Roboter Add on Abbildung 38 Schritte zur Einf hrung der Simulation ins Unternehmen Nico Nebel Kapitel 6 Empfehlungen zur Einf hrung von Simulation ins Unternehmen Abbildung 39 Zeitplan f r die Einf hrung der Simulation in die SITEC GmbH Nico Nebel 78 Kapitel 7 Fazit Bewertung der Umsetzung 7 Fazit Bewertung der Umsetzung Das Ziel di
182. ter mit Eingabe masken und Buttons selber programmiert werden 3 Berechnung amp Auswertung Im sogenannten Information Store k nnen die blichen Daten aus einem Simulationslauf ohne Programmieraufwand dargestellt werden weiterf hrende Analysen sind mit Hilfe von Visual Logic m glich Die Darstellung der Ergebnisse kann w hrend der Simulation live auf der Programmoberfl che abgebildet werden Nico Nebel A 27 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme 4 Schnittstellen S imul8 Professional kommuniziert ber eine COM Schnittstelle mit anderen Daten wie z B MS Excel Datenbanken von MS Access VBA VB und C Zus tzlich k nnen verschiede ne Datenbanken z B Oracle Sybase mittels SQL Schnittstelle importiert werden F r die Darstellung von Simulationsbausteinen k nnen Abbildungen aus verschiedenen Quellen importiert werden 5 Kosten Das Programm Simul8 Professional ist mit 4000 vergleichsweise g nstig Kosten f r Upda tes Schulung und Wartung sind nicht bekannt Zus tzliche Kosten f r Hardware und Soft ware sind nicht zu erwarten da ein g ngiges PC System mit einem Microsoft Windows Be triebssystem ausreicht 6 Sonstiges ber weitere Produkteigenschaften kann aufgrund der fehlenden Demoversion keine Aus kunft gegeben werden 7 Zusammenfassung Fazit Ein wesentlicher Aspekt der Produktbeschreibung lag auf der Einfachheit der Bedienung Es gibt nur wenige v
183. tionsl ufe notwendig um ein Erreichen des Ziels zu erm glichen Dies ist die Phase des Experimentierens Beim Experimentieren werden die verschiedenen Parameter der Simulationselemente ge n dert und die jeweiligen Ergebnisse interpretiert Wichtig hierbei ist es die Parameter nicht in einer wahllosen Art und Weise abzu ndern sondern nach einem vorher festgelegten Ver suchsplan ASIM S 19 Es darf auch pro Experiment jeweils nur ein Parameter ge ndert werden da sonst der Einfluss einzelner Parameter nicht ersichtlich w rde Doch auch hierbei ist nicht garantiert dass diese Wahl der Parameter ein Optimum hinsichtlich der Zielerf llung darstellt Durch das Vorhandensein eines Versuchsplanes wird sichergestellt dass das Expe rimentieren so effizient wie m glich erfolgt denn die Anzahl der Experimente steigt mit der Anzahl der Parameter berproportional Hierf r bieten einige Simulationsprogramme einen Experimentiermanager In diesem kann festgelegt werden welche Parameter sich in welcher Form ndern Es k nnen dann automa tische Simulationsl ufe durchgef hrt werden deren Ergebnisse bersichtlich in Tabellen oder Diagrammen dargestellt werden Gerade bei aufwendigen Simulationsmodellen kann so eine Menge Zeit eingespart werden da f r die Durchf hrung der Experimente kein Bediener vor handen sein muss Durch das Verlegen dieser Experimente auf die Nacht oder auf das Wo Nico Nebel 23 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in
184. tionsprogramme Programmname SpeedSIM Version 1 6 8 0 2005 Hersteller Dualis GmbH Vertrieb in Deutschland Dualis GmbH IT Solution Tiergartenstra e 32 01219 Dresden Website www dualis it de 1 Montagegerechte amp schnelle Modellbildung Die Modellbildung besitzt hybriden Charakter Einerseits kann das Layout ber die Pro grammoberfl che gestaltet werden andererseits sind die relevanten Prozessdaten ber eine Excel Tabelle einzugeben Das Modell als ist auch nur vollst ndig definiert wenn beide Dateien dem Simulationsprogramm vorliegen Es werden in der Testversion keine konkreten Bausteine f r die Montage mitgeliefert und es ist auch nicht m glich eigene Bausteine zu konstruieren Eine hierarchische Strukturierung des Simulationsmodells ist ebenfalls nicht m glich Das Modell unterliegt hinsichtlich Anzahl an Elementen und Dimensionen keinen Restriktionen 2 Bedienung amp Benutzeroberfl che Die Bedienung des Programms ist sehr einfach Durch die flache Men struktur und die gerin ge Anzahl an Dialogfenstern ist die Einarbeitungszeit in das Programm gering Die Benutzer oberfl che ist komplett in Deutsch lediglich die Bezeichnungen der Spaltennamen in der Excel Tabelle sind Englisch Die mitgelieferte Benutzerdokumentation ist verst ndlich je doch etwas knapp 20 Seiten Beispielmodelle mit entsprechenden Beschreibungen sind ebenfalls vorhanden Die Eingabemasken speichern die zuletzt e
185. tsbearbeitung von Anlagen Anlage 1 Verfahrensanweisung f r die Angebotsbearbeitung von Anlagen Legende Kennzeichnung Methodik Abk rzungsverzeichnis ne Einsatz von Simulation mit een technischem Hintergrund Vali AB Angebotsbearbeiter dierung Anlagenkonzepte 7 Zust ndig 1 7 T Einsatz von Simulation mit GF Gesch ftsf hrung l d kommunikativem Hintergrund BG B ro der Gesch ftsf hrung Pr sentation Kunden berzeu A Akquisiteur GF jeder Mitarbeiter gung KB Kaufm nnischer Bereich UAN Unterauftragnehmer E Einkauf PL Projektleiter Legende Ablaufdiagramm V Vertrieb Systemtechnologie P Planung Entwicklung AG Auftraggeber KA Konzeptausschuss Start Ende Pr fen bergangsstelle Bearbeiten wy Nacharbeit Entscheidung Flu linie L ce Nico Nebel Al Anlage 1 Verfahrensanweisung f r die Angebotsbearbeitung von Anlagen Nico Nebel Ablaufdiagramm und Beschreibung 1 Anfrageneingang Brief Notiz Fax Akquisitionsbericht 2 Weiterleitung an V 3 Eintragen in Erfassungsdatei 4 Pr fen der Anfrage ob ein Angebot erarbeitet wird 5 Wird Angebot erarbeitet 6 Information an Anfragenden 7 Festlegung des Angebots bearbeiters und Beauftragung mit weiterer Bearbeitung 8 Eintragen in Erfassungsdatei 9 Einholen der Angebotsnummer Z v EK vr AB Methodik Istzustand ohne Simulation Methodik Sollzustand mit Simulation
186. tsgrade in der Anlagenplanung F r die Steuerung der erstellten Modellbausteine m ssen keine extra Dialogfenster erstellt werden 3D Create erzeugt automatisch eine variable Parameterliste Diese kann bei Be darf aber auch angepasst werden In E D und Arena m ssen zwingend Dialogfenster mit dem GUI Builder erstellt werden zus tzlicher Aufwand 3D Modelle und Animationen in hoher Qualit t werden mit 3D Create direkt beim Mo dellieren erzeugt In E D und Arena sind daf r zus tzliche Arbeitsschritte notwendig 3D Create verf gt zudem als einziges Programm ber die M glichkeit 3D Volumenmodelle beim Importieren zu vereinfachen z B Reduzierung der Polygonan zahl um so die Simulationsperformance nicht zu schw chen Der nach Kategorien und Firmen gegliederte eCat Katalog in 3D Create erm glicht den kostenlosen Zugriff auf Modellbausteine die von anderen Firmen erstellt und online frei gegeben worden sind Ein solches Feature existiert in Arena und E D nicht Die Software besitzt als einzige eine deutschsprachige Benutzeroberfl che dies erleichtert die intuitive Bedienung 3D Create bietet die M glichkeit der Robotersimulation und Kollisionspr fung Im Zuge der Simulationseinf hrung m ssen n here Untersuchungen zur Verwendung dieses Tools get tigt werden die in dieser Arbeit nicht durchgef hrt werden konnten Ein Anwen dungsgebiet ist die Simulation der Roboterprogramme um daraus Ablauffehler Prozess N
187. uhn 98 Kuhn 97 vervollst ndigte die Liste der relevanten Pro gramme vgl Tabelle 3 Seite 45 Das Risiko entscheidende Produkte bei dieser Recherche zu bersehen wurde durch einen Abgleich dieser Tabelle mit verschiedenen Erfahrungstr gern auf dem Gebiet der Simulation wie z B das IBF an der TU Chemnitz oder der Firma Simplan GmbH zu minimieren ver sucht Es kann jedoch nicht ausgeschlossen werden dass kleinere oder v llig neue Anbieter 6 Institut f r Betriebswissenschaften und Fabriksysteme Institut an der TU Chemnitz Nico Nebel 44 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware unter Umst nden unber cksichtigt blieben Eine Ausweitung der Programme stellt aber nicht zwangsl ufig eine Steigerung der Qualit t des Vergleiches dar da voraussichtlich die Infor mationsbeschaffung und bewertung im vorgegebenen Zeitraum nicht mehr zu bew ltigen gewesen w re und die Verf gbarkeit Bedeutung sowie Akzeptanz von Programmen die selbst nach intensiver Recherche in Fachb chern im Internet und bei Erfahrungstr gern nicht gefunden werden konnten in Frage zu stellen sind Tabelle 3 gibt somit einen repr sentativen berblick ber vorhandene Simulationstools auf dem Gebiet der Materialflusssimulation in Produktion und Logistik Tabelle 3 recherchierte Simulationsprogramme Version Datum Hersteller Programmname 1 AutoMod 11 1 Brooks Automation Inc 2 Simulg 2005 Simul8 C
188. ung sind gut Es fehlt an besseren M glichkeiten zur Auswertung ohne Programmierkenntnisse Die Preise f r Lizenz und Wartung sind f r die angebotene Leistung relativ hoch ID engl Virtual Reality Modeling Language Nico Nebel A 30 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme Nico Nebel A31 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme Programmname AutoMod Version 11 1 Hersteller Brooks Automation Inc Vertrieb in Deutschland SimPlan AG Edmund Seng Str 3 5 63477 Maintal Website www automod de www simplan de 1 Montagegerechte amp schnelle Modellbildung Die Modellierung ber Drag and drop ist mit AutoMod nicht direkt m glich Es m ssen in einem umst ndlichen Prozess die Modellbausteine definiert und im Layout platziert werden Die genaue Beschreibung der Bausteine erfolgt ber eine Vielzahl von Dialogfenstern Es gibt f r die Montageplanung keine speziellen Bausteine Die Funktion zum Erstellen von Baustei nen konnte nicht gefunden werden auch in der mitgelieferten Hilfe war eine solche Funktion nicht erkennbar Die hierarchische Strukturierung von Modellelementen war nicht gegeben die Anzahl an Modellelementen ist beliebig und nur in der Studentenversion auf 200 Elemen te begrenzt Das Modellieren erfolgt in drei Dateitypen Prozesstypen welche separat ge ff net und bearbeitet werden m ssen Im Process System werden alle Prozesse definiert
189. ung und Service betr gt pro Jahr 1 500 und beinhaltet Support und Updates F r einen erweiterten Funktionsumfang m ssen Zusatzmodule gekauft werden sie kosten zwischen 1 250 und 1 850 in der Anschaffung und in der Wartung 20 der Lizenzkosten pro Jahr Ein Schulungstag kostet pro Person 1000 bei der Dualis GmbH in Dresden oder vor Ort 6 Sonstiges Support per Telefon E Mail und pers nlich erfolgt ber den deutschen Vertriebspartner der Dualis GmbH Vorteilhaft bei der Produktsuite von Visual Components ist der kostenlose Viewer 3D Video mit dem Kunden selbstst ndig die erstellten Modelle simulieren und an schauen k nnen Eine 30 Tage Demoversion ohne Funktionseinschr nkung ist verf gbar Nico Nebel A 25 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme 7 Zusammenfassung Fazit Die gesamte Produktsuite von Visual Components mit den Programmteilen 3D Create 3D Realize und 3D Video ist f r die Anlagensimulation gut geeignet Ein Schwerpunkt ist die fotorealistische Darstellung der Anlagen im 3D Raum Die Philosophie beim Modellieren ist erst die Bausteine detailliert zu erstellen um sp ter die Konfigurationen der Anlage schnell modellieren zu k nnen Die im Standardpaket angebotenen Statistiken zur Auswertung der Simulationsl ufe sind nur wenig n tzlich f r die Zwecke der SITEC GmbH Nico Nebel A 26 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme Programm
190. unkt Ausgang f r eine Iteration in der Durchf hrung einer Simulation vgl Abbildung 6 und Abbildung 10 die zur Modellmodifikation und anschlie enden Simulation f hrt Best tigen aber die Ergebnisse die Zielerf llung so k nnen alle Simulationsdaten dokumentiert und die Simulationsstudie abgeschlossen werden Nico Nebel 25 Kapitel 2 Grundlagen der Simulation in Produktion und Logistik 2 5 Nutzen und Aufwand von Simulation Der Nutzen von Simulation l sst sich nur schwer in quantifizierbaren Gr en ausdr cken Die Verwendungszwecke und die Anspr che an die Simulation beeinflussen dabei den Nutzen von Simulation ma geblich IBF Die Darstellung von Nutzen in der Form von Zeitersparnis oder Geldersparnis ist im Voraus nur schwer absch tzbar da das Optimierungspotenzial erst im Nachhinein ersichtlich wird Die VDI Richtlinie 3633 beziffert den Aufwand von Simulation mit 0 5 der relevanten Investitionssumme Der Nutzen hingegen liegt bei 2 bis 4 der Investitionssumme Somit errechnet sich ein durchschnittliches Kosten Nutzenverh ltnis von 1 6 VDI3633 S 22 Diese Sch tzung wird auch von der Industrie best tigt beispielsweise von Mercedes Benz Bei einer Simulationsstudie hatte Mercedes Benz einen Aufwand von ca 7 Millionen Euro zu verzeichnen demgegen ber stand eine Einsparung von 50 Millionen Euro SIMP S 6 Das Fraunhofer Institut f r Produktionstechnik und Automatisierung IPA gibt weitere Beispiele f r den
191. was w re wenn nderungen negativ aus Positiv sind die umfangreiche Hilfestellung und die Tutorials Nico Nebel A 33 Anlage 4 Kurzbeschreibung der untersuchten Simulationsprogramme Programmname ProPlanner Line Balance Version 1 7 0 0 2006 Hersteller ProPlanner Vertrieb in Deutschland SimPlan AG M nchener Str 13 85540 M nchen Haar Website www pro planner de 1 Montagegerechte amp schnelle Modellbildung ProPlanner oder auch ProPlanner Suite ist wie es der Name schon sagt eher ein Planungstool als ein Simulationstool Sie wird als Komplettpaket mit verschiedenen Modulen unter ande rem f r Arbeitsplatzgestaltung Zeitwirtschaft FMEA und auch die Auslegung von Montage anlagen angeboten Einige Module sind auch als Stand Alone L sung verf gbar F r die Dimensionierung der Montageanlagen werden die notwendigen Arbeitsschritte Rei henfolgen und Ressourcen in das Programm eingegeben Modellbausteine die in einem Lay out angeordnet werden gibt es nicht 2 Bedienung und Benutzerf hrung Da leider keine Demoversion des Programms zur Verf gung steht kann ber die Bedienober fl che sowie Hilfefunktion leider keine Auskunft gegeben werden Auf Abbildungen wurde die Benutzeroberfl che in englischer Sprache abgebildet 3 Berechnung amp Auswertung Die Auslegung der Montageanlage kann ber zwei Wege erfolgen Es wird entweder die Taktzeit vorgegeben und das Programm ermittelt
192. werden k nnen d h die verschiedenen Module m ssen sich als Bausteinelemente in einer Systembibliothek abspeichern lassen Diese Bausteine sollen von der SITEC GmbH selbst erstellt und bei Bedarf modifiziert werden k nnen Auch die hierarchische Struktur der Mon tageanlagen muss sich f r ein effektives Modellieren im Simulationsprogramm abbilden lassen k nnen Bedienung Hinsichtlich der Bedienung bestehen einige Anforderungen an das Simulationsprogramm Eine intuitive Bedienung mit entsprechender Benutzeroberfl che tr gt zur schnellen Einarbei tung und Akzeptanz beim Bediener bei Die inhaltssensitive Hilfe soll schnell und gezielt ein Nico Nebel 43 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware Hilfedokument zur aktuellen Handlung anbieten Ein Mindestma an Softwareergonomie tr gt zur effizienten Bedienung des Programms bei Experimentierf higkeit Simulation soll eingesetzt werden um den Variantenvergleich von Anlagenkonzepten in der Entwurfsphase sowie die Auswirkung von L sungskonzepten bei Problemen der Anlagenpr fung Leistungstest einsch tzen zu K nnen Hierf r ist ein Experimentiermodul von Vorteil Die relevanten Parameter k nnen im Voraus in einem Versuchsplan definiert werden Das Simulationsprogramm f hrt nacheinander die Versuchsreihen durch und zeichnet die Ergeb nisse auf Somit k nnen zeitintensive Experimente in die Nachtstunden verlegt werden wor aus sich zwei Vorteile ergeben Ein
193. wurde auch in Arena versucht die Referenz anlage mithilfe der Studentenversion zu modellieren Die Funktion Modellbausteine anzule gen und abzuspeichern ist jedoch in dieser Version nicht verf gbar Zudem war es auch hier wie in den anderen Programmen nicht m glich ohne Schulung diese Anlage mit einem ver tretbaren Aufwand zu modellieren Daher wurde analog zur Modellierung in E D vorgegan gen Die Referenzanlage wurde vom deutschen Vertriebspartner der Firma SAT AG in Frei burg modelliert und mit Hilfe einer WebEx Pr sentation vorgestellt Danach wurden die Einzelschritte der Erstellung einzelner Modellbausteine nachvollzogen sowie einige Modifi kationen am Simulationsmodell durchgef hrt Dies liefert wesentlich mehr Erkenntnisse als die reine Pr sentation und stellt eine effiziente und effektive Methode in der Bewertung der Modellierung in Arena dar 5 4 4 2 Beschreibung der Modellbildung Arena verfolgt die gleiche Strategie wie 3D Create oder E D In einem ersten Schritt werden Modellbausteine sog Templates erstellt die in einer Bibliothek abgespeichert werden Das eigentliche Modell wird aus diesen vorgefertigten Templates schnell und flexibel erstellt Zum Erzeugen eines Templates wird zun chst die Benutzeroberfl che f r die sp tere Eingabe der Parameter mithilfe eines GUI Builders generiert Anschlie end wird die f r das Template spezifische Ablauflogik modelliert In diesem Schritt unterscheidet sich Arena we
194. ziehungen werden hierarchische Strukturen wie sie auch in den realen Anlagen auftreten modelliert Abbildung 25 Beispielsweise besitzt die hierarchische Schnittstelle eines Rundtakttisches den Sohn Status und die des Variomoduls den Vater Status Beim Verschieben des Variomoduls im Layout bewegt sich nun der Rundtakttisch immer automatisch mit F r variable Eigenschaften von Elementen z B Geschwindigkeit eines Bandf rderers werden getrennt Parameter definiert Diese k nnen sp ter ohne Eingriff in die Programmierung schnell und einfach ge ndert werden Die Modellierung erfolgt zum gr ten Teil ber die interne Programmiersprache Phyton Script und einige Hilfselemente die sogenannten Behavior Atoms wie Sensoren Signale Pfade oder Container Es stehen nur wenige Dialogfenster Entscheidungstabellen o zur Verf gung Dies bedeutet zwar einen etwas h heren Zeitaufwand bietet aber andererseits nur geringe Einschr nkungen in der Modellierung Die Komplett erstellten Modellbausteine werden zum Schluss in der Modellbib liothek unter passender Beschreibung abgespeichert loxi SEN r Bereichsfelder Dx NewSection Schnittstellentyp r Aktuelles Feld Node Ba e At Al Modul_ Modul_Frame x parm O Modul_Frame Vater C Sohn Hierarchiestatus Abbildung 25 Definieren einer hierarchischen Schnittstelle Nico Nebel 55 Kapitel 5 Methodik zur Auswahl der Simulationssoftware Im zweiten Sc

Nebel, Nico - DUALIS GmbH

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