K1

Die Nachbildung eines dynamischen Prozesses in einem Modell, um zu auf die Wirklichkeit übertragbaren Erkenntnissen zu gelangen.

Zieldefinition 

 vollständig, widerspruchsfrei und konkret

Datenerfassung 

 repräsentativ, exakt und folgen den Prinzipien der Statistik 

Modellierung 

 detailgetreue Abbildung aller relevanten Systemaspekte

Experimente 

 Gewinnung relevanter und aussagekräftiger Ergebnisdaten 

Datenanalyse 

 Auswahl, Auswertung und Darstellung der Ergebnisdaten Bewertung 

 Differenzierung der Lösungsalternativen und Erkennen der Zielerreichung Optimierung 

 unabhängige Optimierungsergebnisse und nachvollziehbare schritte

disktet: Folgen fester Schritt-für-Schritt abfolge;

stochhastisch: Lassen Zufallsfehler (Einflüsse) nach Verteilungsmodell (Gauß) zu.

Die Überprüfen ob berechnete Abläufe mit Realität übereinstimmen.

kontinuierlich: Werte der Zustandsgröße ändern sich kontinuierlich.

diskret: Werte der Zustandsgröße ändert sich schrittweise zeitdiskret (delta Zeiteinheit) oder ereignisdiskret (mit dem eintreten von Ereignissen)

Die Materialflusssimulationen sind i.d.R. dynamische, diskrete und stochastische Modelle. 

Eine schlechte Datenqualität.

kann eine neue Datenaufnahme (von Takt-, Störungs-, Rüstzeiten sowie Nacharbeits-/Ausschussanteilen) erforderlich machen.

Der Zeitaufwand ist abhängig von:

• der Anzahl und Komplexität der Problemfelder

• dem Detailierungsgrad des Simulationsmodells

• dem Aufwand bei der Datenakquisition (Datengewinnung)

• Zieldefinition (5-10%)

• Datenerfassung (15-25%)

• Modellierung (30-40%)

• Experimente, Analyse, Bewertung und Optimie (25-35%)

• Dokumentation (5-10%)

• Ungenügende Realitätstreue aufgrund wenig repräsentativer Daten

• Überschätzung der Simulation als Ersatz für eine gründliche Planung

• Zeitaufwand größer Nutzen 

• Systemverhalten abbilden/visualisieren 

• Planungsvarianten vergleichen

• Abbildung kritischer Systemzustände (Ausfälle von Linie, Kranker Mitarbeiter)

• Zufällige Störeinflüsse berechnen

    - Bspw.  Toleranzen von Einzelteile im Karosseriebau:     - Simulation ob einbau noch klappt: Präventiv

Der Oberbegriff für ein umfassendes Netzwerk von digitalen Modellen, Methoden und Werkzeugen, die durch ein durchgängiges Datenmodell integriert werden mit dem Ziel der ganzheitlichen Planung, Evaluierung und laufenden Verbesserung aller wesentlichen Strukturen, Prozesse und Ressourcen der realen Fabrik in Verbindung mit dem Produkt. 

• Verringerung der Herstellkosten

• Verkürzung der Produktentstehungszeit (Parallelisierung einzelner Phasen auf Basis gemeinsamer digitaler Modelle)

• Verbesserung der Qualität (Aufdeckung und Vermeidung von Fehlern vor SOP durch transparente Daten und Simulation)

• Verbesserung der Zusammenarbeit (von Entwicklung, Produktion und Zulieferern)

• Standardisierung von Prozessabläufen

• Reduzierung des Änderungsaufwandes 

- Vor allem die Kosten für Einführung, Software und Betrieb/Wartung,

- fehlendes Know-how sowie ein 

- unklarer Nutzen stehen einer Einführung gegenüber.

1. Definition „Digital Mock-Up (DMU)“: bezeichnet die 3-dimensionale Abbildung von Produkten und ihrem geometrischen Zusammenhang im Rechner.

    Anwendung für den Zusammenbau großer Baugruppen  Annäherung der Geometrie über ebene Dreiecksflächen

    schnelle Berechnung graphischer Darstellungen

    Verarbeitung großer Datenmengen

1. Definition „Virtual Reality (VR)“: beruht auf der rechnergestützten Erzeugung, Wahrnehmung und Manipulation von 3-dimensionalen virtuellen Umgebungen.                                                                            

    von der Position und Orientierung des Anwenders abhängige 360°-Visualisierung  Manipulation von Objekten in allen Raumdimensionen  realitätsnahe Interaktion in Echtzeit 

1. Definition „Augmented Reality“ (AR): bedeutet die überlagerte oder erweiterte Realität auf Grundlage der Zusammenführung von Informationen aus der realen Welt und dem Computer 

Die Ansätze zur aktiven Rückkopplung von Kräften

(Force-Feedback-Systeme), wie z.B. ein kraftsensitiver Joystick.

• manuelle Montage-Prozesse unterstützen in und Instandhaltung (z.B. durch Visualisierung von Montage- oder Anlageinformationen)

• Layout-Planung

• Industrierobotern-Programmierung 

Definition Digital Twin (digitaler Zwilling): ist die digitale Form eines realen Objekts auf Basis eines 3D-CAD-Modells, dem Funktionen und Prozessparameter zugewiesen sind (Interaktion zwischen realem und digitalem Objekt). 

- Vereinfachtes geometrisches CAD-Modell.- Kein Volumenkörper. Nur Oberflächen (über Dreiecke angenähert)- Können leicht große Datenmengen verarbeitenDMU ermöglicht es Ingenieuren, komplexe Produkte zu entwerfen und zu konfigurieren und ihre Entwürfe zu validieren, ohne jemals ein physisches Modell bauen zu müssen.

- Projektionswand- L-Projektor- Cockpit- CAVE- VR Großprojektion- Digitaler Planungstisch- Head-Mounted-Device (HMD)

- Visualisierung von Planungsergebnissen

- Prüfung und Optimierung von Planungsergebnissen

- Viertuelles prototyping

- Mitarbeiterschulung

- Ergonomieplanung

- Arbeitsplatzgestaltung

Eine digitale Abbildung eines spezifischen Produkts/Objekts, das dessen Eigenschaften, Zustände, Verhalten durch Modelle, Daten und Informationen erfasst.Merkmale:

- digitale Form von realem Objekt

- Basierend auf CAD-Datei

- Verfügt über Funktions

- oder Prozessparameter (Material, Dynamik,...)

- Simulationsmodell mit realitätsnaher Darstellung

- Reale Prozess-/Sensordaten können digital dargestellt werden

1. CAD: Produktstruktur

2. DMU: Kollisionskontrolle/Baubarkeitsversuche

3. CAE: Simulation von Produkteigenschaften

4. Digitale Fabrik: 

- Fertigungsprozesssimulation

- Betriebsmittelsimulation

- Digitale Fabrikplanung

5. Virtueller Kunde

- Digitale Kundenprozesse

- Digitale (De-)Montage

- Reperaturleitfäden

beinhaltet die herkömmliche Abbildung des Materialflusses, also Rohmaterial, Halbzeuge und fertige Erzeugnisse, wie auch die Abbildung von Aufträgen, Daten, Strategien und Menschen.

Allgemeine Anforderungen:

• leicht erlernbare Bedienung

• schnelle Simulation

• möglichst wenig Programmierung

• projektspezifisch unbegrenzte Erweiterungsfähigkeit

• sinnvolle Fehlermeldungen 

Spezielle Anforderungen:

• Unterstützung bei Vorbereitung und Eingabe der Daten, Modellerstellung sowie Vorbereitung und Durchführung der Experiment

• Auswertung der Ergebnisse 

• Ermittlung der Durchlaufzeiten

• Bestimmung der optimalen Steuerstrategie

• Bestimmung der Auslastung einzelner Systemelemente

• Auffinden von Engpässen

• Ermittlung der Systemleistung

• Ermittlung des Personalbedarfs eines Systems

• Reduzierung von Lagerbeständen 

Ein Werkzeug, mit dem die Bewegung und Lagerung von Materialien innerhalb eines Systems modelliert und analysiert werden kann. 

Fluss von Rohstoffen, Zwischenprodukten und Fertigwaren innerhalb einer Produktionsanlage, einer Lieferkette oder eines anderen industriellen Systems umfassen. 

Dies kann den Mit Hilfe der Materialflusssimulation können die Auswirkungen von Änderungen im System, wie z. B. Änderungen der Produktionsraten oder die Einführung neuer Matrialien, auf die Gesamtleistung und Effizienz untersucht werden. Mithilfe dieses Tools können Unternehmen ihren Materialfluss optimieren und ihre Abläufe verbessern.

Die Verkettung aller Vorgänge beim Gewinnen, Be- und Verarbeiten sowie bei der Verteilung von Gütern innerhalb festgelegter Bereiche

1. Ressourcen - Wie viele Transportmittel, Mitarbeiter, Pufferplätze?

2. Verkehr- Welche Routen sind sinnvoll, wie hoch ist die Verkehrsbelastung?

3. Steuerung- Wie verhält sich System bei KANBAN, FIFO? Wie ist das Störverhalten?

Bestimmung der:

- Durchlaufzeit

- Auswirkung von Störungen auf System

- opt. Steuerstrategie

- Auslastung einzelner Elemente

- Systemengpässe

- Systemleistung

- Personalbedarfs

- benötigten Lagerbestände

- Puffergröße

- opt. Werkstückträgeranzahl

Layout-Planung

Infrastrukturplanung

LogisBkplanung

Lagerplanung

Materialbereitstellungsplanung

Fabrikvisualisierung

Aktuell in 2D.

Nur zur Visualisierung werden 3D-Layouts erstellt 

Die Planung von:

- Layout, 

- Infrastruktur, 

- Logistik, 

- Lager und Materialbereitstellung sowie 

- Fabrikvisualisierung 

1. Aufbau des Hallenbezugsystems 

2. Laserscannen der Fabrik 

3. Auswertung der Scanbilder 

4. Übertragung von Scanpunkten in CAD 

5. Modellierung realistischer 3D-Modelle

• Arbeitsplatzgestaltung

• Beurteilung von Blickfeld und Greifraum

• Algorithmen für optimale Arbeitshöhen

• Belastungs- und MTM-Analysen

• Einbauuntersuchungen 

Aufgrund eines steigenden Altersdurchschnitts und einem längeren Arbeitsleben gewinnt das Thema Ergonomieplanung an Bedeutung. Diese wird aber selten durchgeführt, da die Simulation menschlicher Bewegungen hochkomplex und damit zeitaufwendig ist.

Computermaus zur Winkeleingabe, „Motion Capturing“, spezielle Eingabegeräte (z.B. menschähnliche Puppe) 

Definition „Motion Capturing“: bezeichnet die zeitaufwendige Aufnahme und Übertragung von Bewegungen auf ein Modell.

• Entwicklung und Lieferung von Werkzeugen und Verfahren zur Planung, Auswahl und Offline Programmierung von Fabrikationsprozessen

• Integration in vorhandene Konstruktions- und Fabrikationsumgebungen

• Download der erzeugten Programme in die Steuerung der Maschine

• Planung, Erstellung und Optimierung von Prozessabläufen

• Bereitstellung einer anwenderfreundlichen, interaktiven und umfassenden Arbeitsumgebung 

• Anfertigung der Steuerungsprogramme ohne Störung der Produktion

• schnelle Programmmodifikation bei Änderung von Aufgabenstellung oder Werkzeug 

• Kollisionsüberprüfung: zur Erkennung von Kollisionen mit Hilfe mathematischer Funktionen, die das Durchdringen von Volumen- bzw. Flächenkörpern berechnen. 

• Standortoptimierung (CAR Autoplace-Funktion): zur Ermittlung des optimalen Standortes in Bezug auf Raumbedarf, Prozessbedarf und Erreichbarkeit durch Simulationsdurchläufe. 

Hersteller(un)gebundene CAR-Systeme:

± (keine) neue Simulation/CAR-System bei Austausch des Roboters notwendig

± (keine) Umsetzung der Programme in spezifische Programmiersprache des Roboters 

Anwendung für Schulungen, um Bedienung und NC-Programmierung von Werkzeugmaschinen ohne Crash oder Materialverbrauch zu erlernen. 

• Visualisierung der späteren Bearbeitungsbahn

• Fehlervermeidung bei komplexeren Bearbeitungsfolgen

• CNC können vorab getestet werden

• Optimierung von Fertigungszeiten

• Erhöhung der produktiv nutzbaren Maschinenkapazitäten 

Angaben zu NC-Programm, Maschinenbeschreibung (z.B. Kinematik, Steuerung), Werkstück (z.B. Geometrien), Spannmittel (z.B. Vorrichtung) und Werkzeugen. 

• kein durchgängiges Datenformat (unterschiedliche Formate, Schnittstellen)

• fehlende Verknüpfung geometrischer und technologischer Daten

• großer Erstellungsaufwand für Simulationen bei komplexen Fertigungslinien

• begrenzte Detaillierungsmöglichkeit der Simulation (eingeschränkte Genauigkeit)

• Rechnereinsatz vs. Beteiligung der Mitarbeiter 

1. Produktions- und Bearbeitungszeit, 

2. Störungsgrößen (Verfügbarkeit, MTTR), 

3. Pufferkapazitäten 

• Erhöhung der Laufzeit

• genauere Ergebnisse (leichte Veränderung der Ausbringung) 

MTTR (Mean Time To Repair): ist die mittlere Ausfallzeit, d.h. die Zeit zwischen dem Beginn und dem Ende der Störung einer Station.

- Bezeichnung für die Unterbrechung der Materialversorgung einer Station innerhalb eines Systems durch den Stillstand einer anderen. 

- Der Einbau von Puffern kann zur Begrenzung der Verkettungsverluste führen.