Simulation in Fertigungssystemen - Simulation in manufacturing systems

Simulation in Fertigungssystemen ist der Einsatz von Software, um Computermodelle von Fertigungssystemen zu erstellen, diese zu analysieren und dadurch wichtige Informationen zu gewinnen. Es wurde als die zweitbeliebteste Managementwissenschaft unter Fertigungsmanagern syndiziert. Aufgrund der Komplexität einiger Softwarepakete und der mangelnden Vorbereitung einiger Benutzer in den Bereichen Wahrscheinlichkeit und Statistik war ihre Verwendung jedoch eingeschränkt.

Diese Technik stellt ein wertvolles Werkzeug dar, das von Ingenieuren verwendet wird, um die Auswirkungen von Kapitalinvestitionen in Ausrüstung und physische Einrichtungen wie Fabrikanlagen, Lagerhallen und Vertriebszentren zu bewerten. Simulation kann verwendet werden, um die Leistung eines bestehenden oder geplanten Systems vorherzusagen und alternative Lösungen für ein bestimmtes Konstruktionsproblem zu vergleichen.

Ziele

Das wichtigste Ziel der Simulation in der Fertigung ist das Verständnis der Veränderung des Gesamtsystems aufgrund einiger lokaler Veränderungen. Der Unterschied, der durch Änderungen im lokalen System entsteht, ist leicht zu verstehen, aber es ist sehr schwierig oder unmöglich, die Auswirkungen dieser Änderung auf das Gesamtsystem abzuschätzen. Die Simulation gibt uns ein gewisses Maß an dieser Auswirkung. Maßnahmen, die durch eine Simulationsanalyse gewonnen werden können, sind:

• Pro Zeiteinheit produzierte Teile
• Im System verbrachte Zeit nach Teilen
• Zeitaufwand für Teile in der Warteschlange
• Zeit, die während des Transports von einem Ort zum anderen verbracht wird
• Pünktliche Lieferungen
• Aufbau des Inventars
• Inventar in Bearbeitung
• Prozentuale Auslastung von Maschinen und Arbeitern.

Verwendung der Simulation in der Fertigung

Zu den weiteren Vorteilen zählen Just-in-Time-Fertigung , Berechnung der optimalen erforderlichen Ressourcen, Validierung der vorgeschlagenen Betriebslogik zur Steuerung des Systems und während der Modellierung gesammelte Daten, die an anderer Stelle verwendet werden können.

Ein Beispiel: In einer Fertigungsanlage verarbeitet eine Maschine 100 Teile in 10 Stunden, aber die Teile, die in 10 Stunden zur Maschine kommen, sind 150. Es kommt also zu einem Bestandsaufbau. Dieser Lagerbestand kann durch gelegentlichen Einsatz einer anderen Maschine reduziert werden. Daher verstehen wir die Reduzierung des lokalen Lageraufbaus. Aber jetzt produziert diese Maschine 150 Teile in 10 Stunden, die möglicherweise nicht von der nächsten Maschine verarbeitet werden, und daher haben wir den In-Prozess-Bestand von einer Maschine auf eine andere verlagert, ohne die Gesamtproduktion zu beeinträchtigen

Die Simulation wird verwendet, um einige Probleme in der Fertigung wie folgt anzugehen: In der Werkstatt, um die Fähigkeit des Systems zu erkennen, die Anforderungen zu erfüllen, um einen optimalen Bestand zur Deckung von Maschinenausfällen zu haben.

Methoden

In der Vergangenheit wurden Fertigungssimulationswerkzeuge als Sprachen oder Simulatoren klassifiziert. Sprachen waren sehr flexible Werkzeuge, aber für Manager ziemlich kompliziert zu verwenden und zu zeitaufwändig. Simulatoren waren benutzerfreundlicher, aber sie kamen mit ziemlich starren Vorlagen, die sich nicht gut genug an die sich schnell ändernden Fertigungstechniken anpassten. Heutzutage gibt es Software, die die Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit von beidem vereint, aber dennoch berichten einige Autoren, dass der Einsatz dieser Simulation zur Gestaltung und Optimierung von Fertigungsprozessen relativ gering ist.

Eine der am häufigsten von Herstellern von Fertigungssystemen verwendeten Techniken ist die diskrete Ereignissimulation . Diese Art der Simulation ermöglicht es, die Leistung des Systems zu bewerten, indem die Interaktionen aller seiner Komponenten während eines bestimmten Zeitraums statistisch und probabilistisch reproduziert werden. In einigen Fällen erfordert die Modellierung von Fertigungssystemen einen kontinuierlichen Simulationsansatz. Dies sind die Fälle, in denen sich die Zustände des Systems ständig ändern, wie zum Beispiel bei der Bewegung von Flüssigkeiten in Ölraffinerien oder Chemieanlagen. Da eine kontinuierliche Simulation nicht von digitalen Computern modelliert werden kann, erfolgt sie in kleinen diskreten Schritten. Dies ist eine nützliche Funktion, da es viele Fälle gibt, in denen sowohl die kontinuierliche als auch die diskrete Simulation kombiniert werden müssen. Dies wird als Hybridsimulation bezeichnet, die in vielen Branchen, beispielsweise in der Lebensmittelindustrie, benötigt wird.

Ein Rahmen zur Bewertung verschiedener Fertigungssimulationswerkzeuge wurde von Benedettini & Tjahjono (2009) unter Verwendung der ISO 9241- Definition der Benutzerfreundlichkeit entwickelt: „das Ausmaß, in dem ein Produkt von bestimmten Benutzern verwendet werden kann, um bestimmte Ziele mit Effektivität, Effizienz und Zufriedenheit zu erreichen einen bestimmten Nutzungskontext.“ In diesem Rahmen wurden Effektivität, Effizienz und Benutzerzufriedenheit als die drei wichtigsten Leistungskriterien wie folgt betrachtet:

Im Folgenden finden Sie eine Liste gängiger Simulationstechniken:

1. Diskrete Ereignissimulation (DES)
2. Systemdynamik (SD)
3. Agentenbasierte Modellierung (ABM)
4. Intelligente Simulation: basiert auf einer Integration von Simulationstechniken und Techniken der künstlichen Intelligenz (KI)
5. Petri-Netz
6. Monte-Carlo-Simulation (MCS)
7. Virtuelle Simulation: ermöglicht dem Benutzer, das System in einer immersiven 3D-Umgebung zu modellieren
8. Hybride Techniken: Kombination verschiedener Simulationstechniken.

Anwendungen

Anzahl der von Jahangirian et al. (2010) nach Antrag

Im Folgenden finden Sie eine Liste gängiger Anwendungen der Simulation in der Fertigung:

Verweise