Grafische Methoden der Prozessanalyse

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1 Urs B. Meyer Simone E. Creux Andrea K. Weber Marin 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. Grafische Methoden der Prozessanalyse Für Design und Optimierung von Produktionssystemen HANSER

2 Inhaltsverzeichnis E Einführung in die Prozess-Orientierte Analyse 1 Prozess-Orientierte Analyse 3 Einleitung 4 Konzept von POA 6 Statisches Modell Systemspezifikation Ökonomische Analyse Ökologische Analyse 10 Dynamische Analyse Systemverhalten Prozesssimulation Maschinen- und Prozesssteuerung 13 Vorgehen bei einer Produktionsanalyse Reale Welt im ModeU Modelldefinitionen Erfassung eines Modells 16 Projektziele von POA-Modellen Neuplanung Technische Aufdatierung Reverse Engineering 19 Organisation des Buches 19 Abgrenzung der Prozess-Orientierten Analyse 23 Einleitung 24 Upper- und Lower-CASE 25 Strukturierte Analyse Methodenbeschreibung Vergleich POA und SA 27 Unified Modeling Language Methodenbeschreibung Vergleich POA und UML 30 Computerunterstützung 32

3 VIII Inhaltsverzei CASE-Tool Programmierung S Statische Analyse 51 Statische Analyse mit dem Flussdiagramm 1.1 Einleitung 1.2 Flussdiagramm: Wozu? Zweck Anwendung Abgrenzung 1.3 Elemente des Flussdiagramms Diagramm Prozess Fluss Flusseinteilung Regeln für Prozess und Fluss 1.4 Systemabgrenzung Externe Entität Kontextdiagramm Regeln für externe Entität und Kontextdiagramm 1.5 Systemstruktur und Hierarchie Systemstruktur Nummerierung der Prozesse und Diagramme, Gleichgewicht von Vaterprozess und Kinddiagramm Flusshierarchie durch Verzweigung Regeln für Flussverbindungen und Hierarchie 1.6 Elementspezifikation und Objektverzeichnis Elementspezifikation Objektverzeichnis 1.7 Empfehlungen und Richtlinien Bestandteile eines Modells Empfehlungen für zweckmässiges Vorgehen Empfehlungen für leicht lesbare Diagramme Empfehlungen für Systemoptimierung 1.8 Anwendungsbeispiel: Tankstelle 52 Wertfluss-Diagramm 2.1 Einleitung 2.2 Wertfluss-Diagramm: Wozu?

4 Inhaltsverzeichnis IX Zweck Anwendung Abgrenzung Definitionen WFD-Elemente Vom Flussdiagramm zum WFD Prozess Externe Entität Wertfluss Flussarten und Flusskategorien Einteilung der Flüsse Flusskategorie: Ressourcen- und Informationsfluss Flusskategorie: Produktfluss Flusskategorie: Fiktiver Wertfluss Flusskategorie: Geldfluss Wertberechnung Vorgehen bei der Wertberechnung Prinzip der Wertberechnung Wertberechnung in der Hierarchie Flussgleichung Prozessbilanz Elementspezifikation und Berechnung Parameterdeklaration Flussspezifikation Prozessspezifikation Berechnung basierend auf Gleichungen mit Parametern Spezielle Beispiele Wertaustausch mit der Aussenwelt Beispiel der Abfallberechnung in einer Firma Anzeige von Gewinn und Verlust Investitionsrechnung Immaterielles Vermögen: Markenname Anwendungsbeispiel: Tankstelle 152 S3 Ressourcenf luss-diagramm Einleitung Ressourcenfluss-Diagramm: Wozu? Zweck Anwendung Abgrenzung 167

5 X Inhaltsverzeichnis Definitionen Konzept der Energie und Exergie RFD-Elemente Vom Flussdiagramm zum RFD Prozess Ressourcenfluss Externe Entität Flussarten und Flusskategorien Einteilung der Flüsse Flusskategorie Flussart Berechnungen in der Fluss- und Prozessspezifikation Vorgehen bei den Berechnungen Parametererhebung und-deklaration Allgemeine Flussspezifikation Allgemeine Prozessspezifikation Massenanalyse im RFD Massenbilanz Allgemeingültige Flussberechnungen Energieberechnung im RFD Energieinhalt von Ressourcenflüssen Energiebilanz Prozesswert Energieeffizienz Exergieberechnung im RFD Exergie von Ressourcenflüssen Exergiebilanz Beispiel: Exergieanalyse einer Streckspulmaschine Prozesswert Exergieeffizienz Analyse der grauen Energie Berechnung der grauen Energie Prozesswert graue Prozessenergie Beispiel: Graue Energie einer Spinnerei Anwendungsbeispiel: Tankstelle 212 D Dynamische Analyse 219 Dl Zustandsdiagramm Einführung Zustandsdiagramm: Wozu? Zweck 223

6 sverzeichnis XI Anwendung Abgrenzung der Methodik 225 Elemente des Zustandsdiagramms Diagramm Zustand Zustandsübergang Regeln und Beispiele für Zustandsdiagramme 233 Strukturierung des Modells Zustandsstrukturierung in der Hierarchie Elementspezifikation Objektverzeichnis 242 Vom Flussdiagramm zum Zustandsdiagramm Hierarchie von Flussdiagramm und Zustandsdiagramm Schrittweises Vorgehen Schritt 1: Ziel und Anforderungen an das Projekt festlegen Schritt 2: Flussdiagramm ergänzen Schritt 3: Prozessverhalten spezifizieren 249 Empfehlungen und Richtlinien Empfehlungen für Zustandsdiagramme Bestandteile eines POA-Modells 252 Anwendungsbeispiel: Tankstelle 254 Simulationsmodell 259 Einleitung 260 Simulationsmodell: Wozu? Zweck Anwendung Abgrenzung 263 Von Flussdiagramm zu Programmcode Schrittweises Vorgehen Schritt 1: Zweck und Anforderungen des Projekts spezifizieren Schritt 2: Systemstruktur mit Flussdiagramm festlegen Schritt 3: Prozessverhalten mit Zustandsdiagramm modellieren Schritt 4: Benutzeroberfläche erstellen Schritt 5: Jedes Programmmodul codieren Schritt 6: Systemverhalten testen 273 Unterschiede im Codieren von Simulationsmodell und Echtzeitsteuerung Vergleich Simulationsmodell und Echtzeitsteuerung Codieren eines Simulationsmodells Weitere Schritte mit dem Simulationsmodell 278

7 XII Inhaltsverzeichnis 2.5 Einsatz marktgängiger Simulationswerkzeuge Zusammenhang POA und Werkzeuge für diskrete Simulation Evaluation marktgängiger Simulationswerkzeuge Anwendungsbeispiel: Tankstelle mit Simulationsprogramm Anwendungsbeispiel: Tankstelle Statisches und dynamisches Modell der Tankstelle Benutzeroberfläche Programmcodierung 292 D3 Echtzeitsteuerung Einleitung POA bei Echtzeitsteuerung: Wozu? Zweck Anwendung Abgrenzung Definitionen Betriebszustände von Produktionsmaschinen Produktive und nicht-produktive Zustände Überwachen des Systemzustands Fehlerbehandlung Systemsicht in der Zustandsdomäne Zweck System mit diskreten Parametern System mit kontinuierlichen und diskreten Parametern System mit kontinuierlichen Parametern Programmdesign und Codierung Codierung Programmdesign Programmcodierung Speicherprogrammierte Steuerung eines Heizlüfters Systemstruktur Systemverhalten Risikoanalyse Programmiersprachen für SPS Anwendungsbeispiel: Tankstelle Steuerung der Zapfsäule Programmcodierung 338

8 nhaltsverzeichnis XIII : Fallstudien 341 : 1 Systemanalyse eines Dienstleistungsbetriebes Betrieb einer Bar kennen lernen Modell erstellen Zu untersuchendes System Bar spezifizieren Detaillierung der Diagramme Erkenntnisse aus der Fallstudie mit POA 354 Ökonomische Analyse einer Weberei mit integrierter Veredlung 357 Modell einer textilen Produktion 358 Firma und Produkt 359 Vorgehen beim Erstellen des Modells 360 Wertfluss-Diagramme von WebEdel Kontextdiagramm WFD Ebene 1: Produziere Gewebe" WFD der tieferen Ebenen Fiktiver Wertfluss für Kostenabwälzung 377 Erkenntnisse aus der Fallstudie mit POA 379 Exergieanalyse in der Backwarenindustrie 381 Energieanalyse der Croissant-Linie 382 Ressourcenfiuss-Diagramm der Croissant-Linie Kontextdiagramm Ressourcenfiuss-Diagramm Produktionsebene 384 Massenberechnung der Croissants Energieberechnung der Ressourcenflüsse RFD der zweiten Ebene und Produktionslayout 388 Exergieanalyse des Backprozesses Zweck der Exergiebilanz Exergieberechnung der Croissants Exergieberechnung der Energieflüsse Exergetische Effizienz des Backprozesses 397 Erkenntnisse aus der Fallstudie mit POA 398 Konzept und Steuerung einer Entmagnetisierlinie für Fernsehbildröhren 399 Entmagnetisieren von Bildröhren 400 Neukonzeption einer Entmagnetisierlinie 401 Systemgestaltung der neuen Produktionslinie 403

9 XIV Inhaltsverzeichnis 4.4 Prozesssteuerung für die Bearbeitung der Masken Erkenntnisse aus der Fallstudie mit POA 410 F5 Simulation einer Hochleistungsweberei Neues Produktionssetup für eine Weberei Modell einer Weberei Schritt 1: Kontextdiagramm Schritt 2: Flussdiagramm erste und zweite Ebene Schritt 3: Zustandsdiagramm Schritt 4: Zustandsspezifikation und Zustandsliste Simulationsmodell für Arbeitsorganisation Programmdesign Benutzeroberfläche Initialisierung Online-Anzeige Resultate der Simulation der M Erkenntnisse aus der Fallstudie mit POA 425 F6 Reengineering einer Standseilbahn System einer Standseilbahn Technische Aufdatierung des Transportsystems Fluss- und Zustandsdiagramme Flussdiagramm des Transportsystems Zustandsdiagramm des Antriebs Systemhierarchie Transportsimulation Fernsteuerung Benutzeroberfläche Programmcode Erkenntnisse aus der Fallstudie mit POA 440 A Anhang 443 A.l Abkürzungen 443 A.2 Glossar 445 A.3 Literaturverzeichnis 447