Simulative Optimierung der Steuerungsparameter eines Materialflusslayouts mit Bandförderern

Abstract

Moderne Fertigungssysteme sind komplexe, umfangreiche Systeme. Eine sorgfältige Planung des gesamten Fertigungssystems ist erforderlich, um langfristig effektiv zu produzieren und Gewinne zu erzielen. Bei der Layoutplanung dieser Systeme muss berücksichtigt werden, dass der Materialfluss zwischen einzelnen Stationen zuverlässig und reibungslos funktioniert. Die virtuelle Inbetriebnahme (VIBN) ermöglicht es, das Zusammenspiel von Anlagenlayout und Steuerungssystem, welches das optimale Design der Anlage wesentlich beeinflusst, frühzeitig zu testen. Konzeptionsfehler und Engpässe, die die Performance beeinflussen, können im Voraus erkannt und behoben werden. Für die VIBN wird die reale Anlage durch ein Simulationsmodell ersetzt, um im Zusammenspiel mit dem realen Steuerungssystem Tests durchführen zu können. In dieser Arbeit wird ein Vorgehensmodell entworfen, anhand dessen die Leistungsfähigkeit von Maschinen und Anlagen mit besonders hohem Materialflussaufkommen analysiert und das Layout bewertet werden kann. Wichtige Leistungskenngrößen wie die Taktzeit und Auslastung einzelner Bestandteile des Fertigungssystem können hinsichtlich ihrer Realisierbarkeit überprüft werden. Durch Testläufe an einem Simulationsmodell des Materialflusses werden Fehler und Engpässe, welche die Performance der Anlage negativ beeinflussen, frühzeitig erkannt. Zur Verbesserung des Layouts wird dabei ein Flussmodell basierend auf einer Erhaltungsgleichung eingesetzt. Das neue Simulationsmodell ermöglicht insbesondere die Simulation großer Mengen an Materialien bei gleichzeitig geringer Berechnungsdauer. Für die Validierung der Ergebnisse werden Parameter festgelegt, die als Indikator für die Leistung von Materialflusssystemen dienen und in einer ingenieurstechnischen Simulation gemessen werden können. Das enge Zusammenspiel verschiedener Simulationen ermöglicht die Validierung und effiziente Verbesserung des Layouts.