V08 Grundlagen der Materialflusssimulation Flashcards
Was ist der Unterschied zwischen Simulation und Animation?
Simulation
- Nachbildung eines Systems in einem Modell um zu Erkenntnissen zu gelangen, die auf die Wirklichkeit übertragbar sind
- Echzeit: Zeit = reale Zeit
- Modellzeit: Zeit = hängt von Simulationsgeschwindigkeit ab
Animation
- bewegte Grafik
- Anzeigen von Zustandsänderungen/Modellbewegungen
- Visualisierung von modellinternen Abläufen
- während oder nach dem Simulationsauflauf möglich
Definition Simulation
Simulation ist der Prozess des Entwurfs eines Modells eines realen Systems und der Durchführung von Experimenten mit diesem Modell, um entweder das Verhalten des Systems und seine zugrunde liegenden Ursachen zu verstehen oder verschiedene Designs eines künstlichen Systems oder Strategien für den Betrieb des Systems zu bewerten (in Anlehnung an Shannon 1975).
Welche Arten von Simulationsansätzen lassen sich differenzieren?
I: kontinuierlich vs. diskret –> Zeitfortschrittsmechanismus
II: mikro vs. makro –> Detailgrad
III: human vs hardware –> betrachtetes System
IV: terminierend vs. steady state –> Zeithorizont
1 Kontinuierliche Simulation
- unendlich viele Zustandsänderungen pro Zeitintervall
- „Schwingungsbewegung, Feder-Masse-System
2 Diskrete Simulation
- endlich viele Zustandsänderungen pro Zeitintervall
- „Verkehrskreuzung, Ampelschaltung“
3 Mikrosimulation
- Einzelsystem
- Einzelsystem liefert Verständnis des übergeordneten Gesamtsystems
- „molekulare Simulation“
4 Makrosimulation
- komplexe Vorgänge ohne Betrachtung einzelner Bestandteile
- „astronomische Sim. von Himmelskörperbewegungen“
5 Human-in-the-loop
- realer Mensch, künstliche Umgebung
- „Flugsimulator“
6 Hardware-in-the-loop
- reales technisches System, künstliche Umgebung
- „reale Radaufhängung, künstliche Straßenunebenheiten“
7 Terminierende Simulation
- zeitlich begrenzt
- Start/Ende vorgegeben
- „Entwicklungsprojekt“
8 Steady-State Simulation
- unendlicher Zeithorizont
- „online-Bestellsystem mit Höchstbelastung durch Transaktionen“
Was sind mögliche Gründe für den Einsatz einer Simulation?
Reales System zu:
* teuer, aufwendig, gefährlich, ethnisch nicht vertretbar
* noch nicht existiert
* zu komplex
* nicht direkt beobachtbar (zu klein/groß/schnell/langsam
* künstliches Modell wesentlich leichter zu modifizieren (Stadtplanung)
Simulation von Geschäftsystemen:
- exakte Reproduzierbarkeit der Experimente
- Gefahrlose, günstige Aus-/Fortbildung
- Spiel und Spaß an sim. Szenarien
- innovative Methode (Rollenspiele in der
Personalentwicklung)
Weitere Fragestellungen, die mit Simulation in einem Unternehmen beantwortet werden können, lauten beispielsweise:
- Wird die geforderte Ausbringung erreicht?
- Was passiert bei Stückzahländerungen?
- Wie können Bestände gesenkt werden?
- Was ist die beste Steuerungsstrategie?
- Wie wirken sich Eilaufträge aus?
- Welches ist die optimale Planungsvariante?
- Wie können Investitionskosten minimiert werden?
Grenzen von Simulationen
- Wirtschaftliche Aspekte (begrenzte Ressourcen)
- Modellspezifische Aspekte (Beschränkungen, Komplexität)
- Ungenauigkeiten der Startdaten (z.B. durch Messfehler)
Sieben Ebenen des Sieben-Ebenen-Schemas mit Beispielen
- Autonome Körperfunktionen und Arbeitsumgebungen –> Anthropometrische Modelle
- Operationen und Bewegungen mit Werkzeugen an Maschinen –> Erreichbarkeits- und Funktionsanalyse
- Arbeitstätigkeit und Arbeitsplatz –> Simulatortraining
- Personales Handeln und Arbeitsformen –> Simulation verschiedener Arbeitsformen
- Kooperationsformen in Arbeitsgruppen –> Montageteams
- Betriebliche Arbeitsbeziehungen und Organisation (Produktion, Dienstleistung, Verwaltung) –> Materialflusssimulation
- Arbeit und Gesellschaft –> SimCity
Welche Anwendungsfelder und Nutzungsmöglichkeiten bestehen
für die Simulation von Logistik-, Produktions- und Materialflusssystemen?
- Planung - Strukurierungshilfe, Funktionserprobung am Modell
- Kapazitätsgrenzen/Engpässe ermitteln
- Nachweis Funktion/Leistung
- Anlagendimensionierung
- Bestimmung der Ablauflogik - Realisierung - Funktionsabsicherung für Ausbaustufen
- Leistungstest der Anlage
- Auswirkungen von Problemen
- Erprobung Steuerungssoftware
- Mitarbeiter schulen - Betrieb - Parameterstudien
- Variantenuntersuchung
- Überprüfen Notfallstrategien
- Ausbildung neuer Mitarbeiter
- Produktionsprogrammplanung
Definition Materialfluss
Der Materialfluss ist die räumliche, zeitliche und organisatorische Verkettung aller Vorgänge bei der Gewinnung, Bearbeitung und Verteilung von Gütern innerhalb festgelegter Bereiche.
Definition Materialflusssimulation
Simulation zur Analyse von geplanten Materialflusssystemen, um beispielsweise die Leistungsfähigkeit einer Systemvariante nachzuweisen und gegebenenfalls zu verbessern.
Betrachtung als ereignisdiskret oder als zeitdiskret
Welche Daten sind im Rahmen einer Materialflusssimulation relevant?
- Modelldaten
- Eingabedaten
- Experimentalen
- interne Modelldaten
- Simulationsergebnisdaten - Systemdaten
- Systemlastdaten (Prod. Menge, Stückliste, Termine)
- Organisationsdaten (Schichten, Pausen, Werker, Maschinen, Strategien)
- Technische Daten (Nutzungszeit, Leistung, Kapazität, Verfügbarkeiten)
8 Schritte der Simulationsstudie
- Problembeschreibung
- Konzeptentwicklung
- Entwicklung und Überführung
- Datenaufnahme
- Modellintegration, Verifizierung und Validierung
- Versuchsplanung
- Simulationsläufe und Auswertung
- Ergebnisdokumentation und Bericht
Was ist der Unterschied zwischen Modellvalidierung und Modellverifizierung?
Verifikation:
- ist das Modell richtig implementiert/codiert?
- Prüfung ob Produkt mit den spezifizierten Anforderungen übereinstimmt
Validierung:
- ist das Modell geeignet?
- Feldexperiment, ob festgelegte Ziele erfüllt und Anforderungen des Kunden tauglich ist
