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henriette-walter
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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
Anwendungsfelder der Simulation
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.
Anwendungsfelder der Simulation
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Anwendungsfelder der Simulation
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.
Anwendungsfelder der Simulation
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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.
Zu 2
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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
Ablauf einer Simulation
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Definieren der Ziele
Ablauf einer Simulation
Bestimmung der Beschränkungen/ Freiheitsgrade Vorbereiten einer Simulationsbeschreibung Bestimmung des Budgets und des Zeitplans
Planung der Studie
Ergebnisanalyse
Definition des Systems
Modellieren des Systems
Szenarien simulieren
Ergebnisdokumentation
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Ablauf einer Simulation
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
Definition des Systems
Modellieren des Systems
Szenarien simulieren
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Ablauf einer Simulation
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.
Definieren der Ziele Bestimmung der Beschränkungen/ Freiheitsgrade Vorbereiten einer Simulationsbeschreibung Bestimmung des Budgets und des Zeitplans
Planung der Studie
Ergebnisanalyse
Definition des Systems
Modellieren des Systems
Szenarien simulieren
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Ablauf einer Simulation
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.
Definieren der Ziele Bestimmung der Beschränkungen/ Freiheitsgrade Vorbereiten einer Simulationsbeschreibung Bestimmung des Budgets und des Zeitplans
Planung der Studie
Ergebnisanalyse
Definition des Systems
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Ablauf einer Simulation
Bestimmung des Budgets und des Zeitplanes ?????
Definieren der Ziele Bestimmung der Beschränkungen/ Freiheitsgrade Vorbereiten einer Simulationsbeschreibung Bestimmung des Budgets und des Zeitplans
Planung der Studie
Ergebnisanalyse
Definition des Systems
Modellieren des Systems
Szenarien simulieren
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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
Definition des Systems
Modellieren des Systems
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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
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
Definition des Systems
Modellieren des Systems
Szenarien simulieren
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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
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
Definition des Systems
Modellieren des Systems
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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
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
Definition des Systems
Modellieren des Systems
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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
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
Definition des Systems
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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
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.
Planung der Studie
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Zunehmende VerfeinerungPlanung der Studie
Ergebnisanalyse
Definition des Systems
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Ablauf einer Simulation
Modulare Erweiterung Verifikation Validation
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Zunehmende VerfeinerungPlanung der Studie
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Ablauf einer Simulation
Modulare Erweiterung Verifikation Validation
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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Zunehmende VerfeinerungPlanung der Studie
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Ablauf einer Simulation
Modulare Erweiterung Verifikation Validation
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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Zunehmende VerfeinerungPlanung der Studie
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Ablauf einer Simulation
Modulare Erweiterung Verifikation Validation
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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Zunehmende VerfeinerungPlanung der Studie
Ergebnisanalyse
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Modellieren des Systems
Szenarien simulieren
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Ablauf einer Simulation
Modulare Erweiterung Verifikation Validation
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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Ablauf einer Simulation Endliche oder unendliche Simulation Vergleichen von alternativen Systemen Factorial Design Benutzung von Zufallsreihen
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Ablauf einer Simulation Endliche oder unendliche Simulation Vergleichen von alternativen Systemen Factorial Design Benutzung von Zufallsreihen
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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Ablauf einer Simulation Endliche oder unendliche Simulation Vergleichen von alternativen Systemen Factorial Design Benutzung von Zufallsreihen
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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Ablauf einer Simulation Endliche oder unendliche Simulation Vergleichen von alternativen Systemen Factorial Design Benutzung von Zufallsreihen
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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Ablauf einer Simulation Endliche oder unendliche Simulation Vergleichen von alternativen Systemen Factorial Design Benutzung von Zufallsreihen
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
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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 Anwendungsfelder
mannigfaltige Planungsalternativen
Rechner
Software
Anwendung
Auswertung
Planung
Auswahl undAuswertung mehrererPlanalternativen
Erstellung einesSimulationslayout
Simulations-software
Planungs-team
Plandaten
Strukturfestlegung
Simulationanalysen
Kontakt
Simulationsanwendungen mit Strukturvariabilität
mannigfaltige Anwendungsfelder
mannigfaltige Planungsalternativen
Rechner
Software
Anwendung
Auswertung
Planung
Auswahl undAuswertung mehrererPlanalternativen
Erstellung mehrererSimulationslayouts
Simulations-software
Planungs-team
Plandaten
Strukturfestlegung
Simulationanalysen