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Simulation in Produktion und Logistik

Arbeiten mit Simulationsbausteinen

Ablauf einer Simulation

Anwendungsfelder der Simulation

Nutzenpotentiale von Simulation

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Produktionsplanung

Simulation in der Neuplanung


Um- und/ oder Erweiterungsplanung

Simulation im Marketing

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Simulation in der NeuplanungÜberprüfung des Planungskonzepts einer neuen Produktionsstruktur, Grundlagen für Auslegungen für Standort, Immobilien, Mobilien, etc.


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Um- und/ oder ErweiterungsplanungVeränderung der Produktionsstruktur, Umpositionieren, Hinweg- oder Hinzunahme von Betriebsmitteln, Szenarien vergleichen, Vergleich zum Ist-Zustand.

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ProduktionsplanungBei vorgegebener Produktionsstruktur und bei schwankender Auftragsbelastung logistische Kenngrößen, Prozeß- und Produktkostenstruktur ermitteln, Systemgrenzen analysieren.


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Anwendungsfelder der SimulationSimulation im Marketing 1Hohe Markttransparenz: Das Risikokapital kann durch das Planungswerkzeug Simulation in höherem Maße abgesichert werden. Auftragseinzelfertigung: Bei der Erarbeitung einer Problemlösung dient Simulation dem Anbieter und Nachfrager als gemeinsame Plattform zur Evaluation der jeweiligen Planungsstati????.Variabilität des Lieferumfangs und Auftragsinhalts: Simulation ist durch parametrisierbare, modulare Modellerstellung in der Lage, Änderungen während der Planungsphase zu bewerten und unterschiedliche Lösungen vergleichbar zu machen. Zudem werden Planungsprozesse bei Änderungen maßgeblich beschleunigt.

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Anwendungsfelder der SimulationSimulation im Marketing 2Abbau des Know-how-Gefälles: Das im Anlagengeschäft häufig bestehende Know-how Gefälle zwischen Anbieter und Nachfrager kann durch Simulation nivelliert werden, indem Wissen auf eine gemeinsame Abstraktionsebene transferiert wird. Dem Nachfrager werden die komplexen Zusammenhänge der geplanten Anlage durch dynamische Bilder verdeutlicht. Dadurch kann er beurteilen, inwieweit seine Leistungserwartungen erfüllt werden. Kooperative Anbietergemeinschaften: Unterschiedliche Planungsvoraussetzungen und -beschränkungen lassen sich frühzeitig erkennen, da alle erforderlichen Daten in eine Simulationsanalyse integriert werden müssen. Verluste durch Schnittstellen können dadurch minimiert werden. Zurück

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Planung der Studie

Ergebnisanalyse

Definition des Systems

Modellieren des Systems

Szenarien simulieren

Ergebnisdokumentation


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Definieren der Ziele


Bestimmung der Beschränkungen/ Freiheitsgrade Vorbereiten einer Simulationsbeschreibung Bestimmung des Budgets und des Zeitplans

Planung der Studie

Ergebnisanalyse





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Es gibt mannigfaltige Ziele, die mit Hilfe der Simulation verfolgt werden können, z.B.: Verhaltensanalysen = Wie verhält sich mein System bei gegebenen Bedingungen hinsichtlich logistischer Kennzahlen (Durchlaufzeiten, Benutzung, Wartezeiten, Ausbringung, etc.) Ursache-/ Wirkungsanalyse = Welche Beziehungen bestehen zwischen einer oder mehreren Variablen und dem Anwortverhalten des Systems? Optimierungsstudie = Welche Kombination der Eingangswerte ermöglicht die besten ErgebnisseVergleichstudie = Wie gut verhält sich ein System im Vergleich zu einem System mit veränderter Produktionsstruktur?

Definieren der Ziele Bestimmung der Beschränkungen/ Freiheitsgrade Vorbereiten einer Simulationsbeschreibung Bestimmung des Budgets und des Zeitplans

Planung der Studie

Ergebnisanalyse





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Die Ziele müssen im Hinblick auf ihre Beschränkungen überprüft werden. Beschränkungen wie z.B. das Budget, der Fertigstellungstermin sowie die Verfügbarkeit von Daten und Hilfsmitteln, lassen die Erreichbarkeit von Zielen erahnen und ermöglichen somit eine realistische Einschätzung des Projekts.


Planung der Studie

Ergebnisanalyse





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Mit klar definierten Zielen und Beschränkungen kann die Simulations-beschreibung (Spezifikation) erfolgen, die folgende Aspekte berücksichtigt:- Umfang: Vielseitigkeit des Modells und welche Anlagen das Modell umfaßt.- Grad der Detailgenauigkeit: Detaillierungsgrad des Modells, Grenzen liegen zwischen Black Box und Darstellung eines jeden Arbeitschritts an der Maschine der Genauigkeitsgrad hängt in erster Linie von der Güte der zur Verfügung stehenden Daten ab.- Art der Ergebnisdarstellung: d.h. Umfang und Detaillierung der Simulationsdokumentation.


Planung der Studie

Ergebnisanalyse





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Bestimmung des Budgets und des Zeitplanes ?????


Planung der Studie

Ergebnisanalyse





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Ablauf einer Simulation Anforderungen an Daten beschränken Benutzung von geeigneten Datenquellen Annahmen treffen, wo nötig Konvertieren der Daten in eine benutzbare Form Dokumentieren und Akzeptieren der Daten

Planung der Studie

Ergebnisanalyse





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Der erste Schritt bei der Datenerfassung ist das Beschränken der Daten auf die für die Erstellung des Modells notwendigen Daten. Dies sollte bestimmt sein, durch den benötigten Umfang und Grad an Datailgenauigkeit, der für das Erreichen der Ziele wichtig ist.

Planung der Studie

Ergebnisanalyse





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Informationen kommen selten aus einer Datenquelle. Sie sind zumeist das Ergebnis von Datenauswertungen und Interviews mit der Belegschaft, genauen Beobachtungen und dem Treffen von Annahmen.

Planung der Studie

Ergebnisanalyse





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Komplette, genaue und absolute aktuelle Daten für alle benötigten Punkte zu bekommen, ist kaum zu erreichen, insbesondere dann, wenn es sich um eine Neuplanung handelt. Annahmen sind nicht verkehrt, solange man wahrnimmt, daß es sich um Annahmen handelt.

Planung der Studie

Ergebnisanalyse





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Normalerweise sind einige Analysen und Konvertierungen nötig, um die Daten in benutzbare Eingabedaten für die Simulaton umzuformen. Zufallsphänomene werden auf eine Art Standartwert gebracht oder durch mathematische Modelle angenährt.

Planung der Studie

Ergebnisanalyse





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Wenn alle relevanten Informationen zusammengetragen sind, werden diese in Form von Tabellen, Graphiken, die die Beziehungen untereinander aufzeigen sowie den Annahmen dokumentiert. Diese Dokumente sollten von verschiedenen Personen durchgesehen werden, die in der Lage sind, die Richtigkeit der Daten und der Annahmen zu überprüfen.

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Ergebnisanalyse





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Zunehmende VerfeinerungPlanung der Studie

Ergebnisanalyse






Modulare Erweiterung Verifikation Validation

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Ergebnisanalyse







Eine angenehme Tatsache an Simulationen ist es, daß Modelle nicht alle letzen Details enthalten müssen, bevor sie ablaufen können. Dies erlaubt die Nutzung einer Strategie von zunehmender Verfeinerung, wobei Details aus mehreren aufeinanderfolgenden Stadien hinzugefügt werden können.

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Ergebnisanalyse







Zusätzlich zum Hinzufügen von Komplexität in Etappen sind Modelle von großem Umfang einfacher in Teilmodellen zu erstellen. Siehe hierzu auch die Konfiguration von Simulationsmodellen.

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Ergebnisanalyse







Hierbei handelt es sich um die Überprüfung des Modells hinsichtlich seiner fehlerfreien Abarbeitung der Prozesse, d.h. um den Nachweis, ob das Modell korrekt funktioniert.

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Ergebnisanalyse







Die Feststellung, inwieweit das Modell dem realen System entspricht oder sich zumindest mit der Spezifikation deckt, wird als Gültigkeitsnachweis (Validation) bezeichnet.

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Planung der Studie

Ergebnisanalyse





Ablauf einer Simulation Endliche oder unendliche Simulation Vergleichen von alternativen Systemen Factorial Design Benutzung von Zufallsreihen

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Planung der Studie

Ergebnisanalyse






Simulationen werden gewöhnlich in endliche oder unendliche Simulationen eingeteilt. Der Unterschied zwischen diesen beiden Typen hat damit zu tun, ob wir an dem Systemverhalten über einen bestimmten Zeitabschnitt interessiert sind, oder an dem Verhalten im statistischen Zustand.

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Planung der Studie

Ergebnisanalyse






Simulationen werden des öfteren dazu benutzt, zwei oder mehrere alternative Anordnungen miteinander zu vergleichen. Die Vergleiche basieren auf einer oder mehreren Entscheidungsparametern, wie z.B. Pufferkapazität, Terminplan, Verfügbarkeit, etc.

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Planung der Studie

Ergebnisanalyse






Diese Methode beschreibt die Vorgehensweise bei der Auswahl unterschiedlicher Eingabevariablen zur Analyse des Systems. Die Auswahl der Eingabevariablen (Faktoren) wird bei großer Anzahl ausgesucht, indem strategisch geschickt eine Untermenge von zu testenden Kombinationen ausgesucht wird, um unwichtige Faktoren, die nur eine geringe oder gar keine Auswirkung auf die Leistungsfähigkeit des Systems haben, auszublenden.

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Planung der Studie

Ergebnisanalyse






Eine der wertvollsten Eigenschaft von Simulationen ist die Fähigkeit, Abläufe exakt zu wiederholen und Abläufe durch Einbeziehung von Zufallsreihen zu verändern.

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Simulationssoftwarecode

Wissensebenen

Rechner

Planung

Auswertung

Anwendung

Software KostenProdukt

Simulationserstellung

SimulationsbedienungNutzen

KostenDienstleistung

Simulationsrelevante DatenInterner

Aufwand

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Wissen durch vordefinierte Modelle vorhalten

Simulationssoftwarecode

Simulationsrelevante Daten

Simulationsbedienung

Rechner

Software

Anwendung

Auswertung

Planung

AA BB CC DDSimulationserstellung

Simulationsbausteine

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ProduktionsplanungStrukturplanung

Struktur- und Produktionsplanung

Simulationssoftwareumgebung

Anwendungspezifisches Simulationsmodell

AAn+3n+3

CCnn

CCn+1n+1CCnn

DDnn

AAn+2n+2

AAn+1n+1

AAnn

Konfigurieren

einer Produktions-

struktur

Aktuelle Produktionsdaten

• Produktionsprogramm• Stückliste• Arbeitsplan• Anlageparameter

Standardformate(z.B. txt-File)

Realistische Daten

zur Steuerungdes Produktions-verhaltens

• Anlagen• SteuerungenAA

BB

CC

DD

Modellierte Submodelle• Anlagen• Steuerungen• Layout

Hohe Wiederverwendbarkeit und reduzierter Entwicklungsaufwand durch vordefinierte,parametrisierte und validierte Submodelle Kosten und Zeit minimieren!

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Vorteile und Nutzen von Simulation 1

Vermeiden von Fehlplanungen durch Überprüfung der Projektplanung sowohl qualitativ als auch quantitativ vor der Realisierung Kosteneinsparung durch Reduzierung von Beständen und Durchlaufzeiten sowie Optimierung der Kapazitätsauslastungen und des Ressourceneinsatzes Höhere Entscheidungssicherheit durch ein besseres Verständnis komplexer betrieblicher Abläufe sowie durch statistisch abgesicherte

Ergebnisse Quantitiative Grundlage für Szenariendiskussionen (Was-wäre-wenn Analysen) Überprüfen des Einflusses von Änderungen der Eingangsparameter auf das System (Stabilität der Lösung) Überprüfen der Auswirkungen unterschiedlicher Steuerungsstrategien uvm

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Weitere gute Gründe für den Einsatz von Simulation Erhöhter Wettbewerb führt zu einer verstärkten Automatisierung, um Produktivität und Qualität zu verbessern und Kosten zu senken. Da

automatische Systeme zumeist komplexer sind, ist eine Analyse meist nur noch mit

Hilfe der Simulation möglich. Die Verfügbarkeit graphischer Animation fördert das Verständnis

(Vertrauen) für das Produktionssystem und deren Nutzung durch

Entscheidungsträger. Vorstrukturierte Simulationssoftware verkürzt zunehmend den

Projektaufwand und verringert damit die Kosten.

Die ständig billiger werdende Rechenleistung (Hardware) schafft zunehmend

günstigere Voraussetzungen für den Einsatz von Simulationswerkzeugen.

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Praxisbeispiele Simulation

Integrierte Logistikplanung für eine Schiffswerft

Simulation eines Hüttenwerkes

Mögliche Anwendungsszenarien

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Projektinhalte:Modellierung, Simulation und Optimierung der Produktions- und Auftragslogistik für die folgenden Bereiche:• Vorfertigung• Sektionsmontage• Dockmontage• Piermontage

Integrierte Logistikplanung für eine SchiffswerftPraxisbeispiele Simulation

Ergebnisse:Marktorientierte, wirtschaftliche, organisatorische und technische Produktionsprozesse durch:• Durchlaufoptimierung• Auslastungoptimierung • Bestandsoptimierung

Bitte klicken auf das Symbol, um eine Demonstration zu starten

J:\Marketing\Praesentationen\Anlagensimulation\Test2.exe

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Simulation eines Hüttenwerks als Grundlage eines Baukastens aus Simulations-Submodulen

Ergebnisse:• Quantifizierung der notwendigen Transportressourcen und Anlagen • Optimierung des Materialflusses und des Durchsatzes durch regelbasierte Einsteuerung • Planungsgrundlage zur kurzfristigen Erstellung von anwenderspezifischen Simulationsmodellen

Projektinhalte:• Modellierung und Simulation einer Referenzanlage als Grundlage zum Aufbau eines Simulationsbaukastens zur Erstellung von Hüttenwerkmodellen• Überprüfung der Leistungsfähigkeit der Anlage hinsichtlich Durchsatz und Auslastung der Transportlogistik.

Praxisbeispiele Simulation

Bitte klicken auf das Symbol, um eine Demonstration zu starten

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Simulations-software

mannigfaltige Anwendungsfelder

mannigfaltige PlanungsalternativenPlanungsteam

Rechner

Software

Anwendung

Auswertung

Planung

Auswahl undAuswertung einerPlanalternative

Erstellung einesSimulationslayout

Plandaten

Strukturfestlegung

Simulationanalyse

Mögliche Anwendungsszenarien

Klassische Simulationsanwendung

AA BB CC DD

AA BB CC DD

Kontakt

Simulationsanwendungen mit Datenvariabilität


mannigfaltige Planungsalternativen

Rechner

Software

Anwendung

Auswertung

Planung

Auswahl undAuswertung mehrererPlanalternativen

Erstellung einesSimulationslayout


Planungs-team

Plandaten

Strukturfestlegung

Simulationanalysen

Kontakt

Simulationsanwendungen mit Strukturvariabilität


mannigfaltige Planungsalternativen

Rechner

Software

Anwendung

Auswertung

Planung

Auswahl undAuswertung mehrererPlanalternativen

Erstellung mehrererSimulationslayouts


Planungs-team

Plandaten

Strukturfestlegung

Simulationanalysen

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