Simulation von Fertigungssystemen

Problem bei komplexen Fertigungssystemen

Die Herausforderung von Unternehmen ist heutzutage die Beherrschung komplexer Produktionsprozesse aufgrund sich ständig ändernder Kundenbedürfnisse. Diese spiegeln sich in der zunehmenden Anzahl von Produktfunktionen und Variantenvielfalt sowie der steigenden Anforderung an Qualität, Flexibilität, Servicezeit und Servicegrad wieder. Entscheidend dabei sind vor allem kürzere Entwicklungs- und Planungszeiten der Produkte. Jede Änderung des Kunden verursacht Turbulenzen im Produktionsprozess und nimmt somit starken negativen Einfluss auf die Robustheit und Stabilität eines Produktionssystems.

Zur besseren Planung dieser Systeme werden häufig Simulationsstudien durchgeführt. Die Schwierigkeit bei Simulationsmodellen ist die genaue Definition von Nutzen und Aufwand. Der Aufwand ist in der Regel vom Modelldetaillierungsgrad, der Nutzen wiederum von den zu erwartenden Ergebnissen abhängig.


Projektvorgehen

Das Fraunhofer IPA beginnt in der Regel mit der genauen Festlegung des Detaillierungsgrads des Simulationsmodells, um den höchst möglichen Nutzen bei gegebener Problemstellung und vorgegebenen Budget des Kunden zu erzielen.

Insgesamt wird das Projekt in fünf Phasen untergliedert:

  1. Analyse, Problemformulierung und Datenbeschaffung
  2. Abstraktion des zu simulierenden Systems und Modellerstellung
  3. Implementierung des erstellten Modells in ein Simulationsmodell
  4. Simulationsexperimente hinsichtlich der Zielparameter
  5. Auswertung und Dokumentation

Das Projekt wird gemeinsam mit dem Kunden in Workshops durchgeführt, wobei die eigentliche Erstellung des Simulationsmodells am Fraunhofer IPA mit dem Softwaretool (Tecnomatix Plant Simulation 11 von Siemens Industry Software) erfolgt.


Ziele und Nutzenaspekte

Mit einer Simulation können sowohl Prozesse verbessert als auch Problemstellungen frühzeitig identifiziert werden. Hierzu gehören u.a.:

  • die Vermeidung oder Eliminierung von Engpässen,
  • die Prozessoptimierung nach beliebigen Zielfunktionen (z.B. Durchlaufzeit, Auslastung, Ausbringung),
  • die Optimierung von Arbeitsabläufen und -inhalten,
  • die Optimierung von Puffergrößen und Lagerbeständen,
  • die Einsparung oder Vereinfachung von Systemelementen oder Steuerungselementen wie auch
  • die Simulation des geplanten Systems auf Basis von Handlungsalternativen.

 

Materialflusssimulation sichert Planung einer Lackieranlage für Krane von Liebherr ab

Eine hohe Varianz im Produktprogramm gestaltete die Planung eines neuen Lackiersystems für Lieberherr schwierig. Das Fraunhofer IPA sicherte die Planung mit einer Simulation des Materialflusses ab.

 

Simulation eines Transport- und Palettiersystems für einen Hersteller von Haushaltgeräten

Mithilfe einer Simulation des Fraunhofer IPA konnte ein Hersteller für Haushaltgeräte einen großen Teil seiner Investitionen in ein Paletiersystem einsparen.

 

Daphne: Mehr Energieeffizienz durch Kennzahlensystem und Simulation

Im Projekt DAPhNE wurden adaptive Produktionssysteme für ökoeffiziente Mikrowellen-Prozesse entwickelt. Unser Forschungsschwerpunkt war die Simulation von Energieeffizienz und Kennzahlen in der Produktion.