Fachhochschule Osnabrück

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1 Fachhochschule Osnabrück University of Applied Sciences Arena Ein erstes Simulationsmodell Version 1.0a ( ) Fachhochschule Osnabrück Prof. Dr.-Ing. E. Wißerodt Dipl.-Ing. Martin Nardmann Labor für Materialfluss Albrechtstr. 30 Tel.: 0514 / Osnabrück Fax.: 0541 /

2 Inhaltsverzeichnis 1 Ein einfaches Beispiel Allgemeines Modellerstellung Simulation starten Simulationsgeschwindigkeit ändern Parameter der Objekte anpassen Auswertung der Ergebnisse Probleme 16 Simulation startet nicht Simulation endet nicht Ein Templatewindow fehlt Verbindungslinie zwischen Objekten fehlt In den Dialogen ist alles grau Ein Objekt lässt sich nicht löschen

3 KAPITEL 1. EIN EINFACHES BEISPIEL 1 Kapitel 1 Ein einfaches Beispiel 1.1 Allgemeines In diesem einfachen Beispiel werden Elemente erzeugt, bearbeitet und wieder gelöscht. Dieses entspricht einer ganz einfachen Fabrik mit einem Wareneingang (WE), einer Produktionsmaschine und einem Warenausgang (WA). Abbildung 1.1: Warenfluss im Beispiel 1. Das Simulationsprogramm Arena wird in einer Windows Oberfläche mit der Maus bedient. Das Programm gliedert sich in mehrere Hauptfenster:

4 KAPITEL 1. EIN EINFACHES BEISPIEL 2 Abbildung 1.2: Oberfläche Arena Hauptmenü Das Hauptmenü Buttonbar Zugriff auf wichtige Funktionen. Die Buttonbar kann mit der rechten Maustaste beliebig verändert werden. Modellfenster Erstellung des Simulationsmodelles. Templatefenster Auswahl der Simulationsobjekte. Datenfenster Tastatureingabe von Stammdaten Statusbar Anzeige von aktuellen Statusinformationen, z.b. der Simulationszeit. 2. In dem Templatefenster kann mit der Maus zwischen den verschiedenen Objektgruppen umgeschaltet werden: Advanced Transfer Erweiterte Objekte für die Simulation von Bewegungen. Advanced Process Erweiterte Objekte für die Simulation von Prozessen Basic Process Einfache Simulationsobjekte, z.b. zum erzeugen von Entities Blocks Triviale Simulationsobjekte, z.b. eine Variable. Elements Triviale Datenobjekte, z.b. eine Liste mit Variablen. Reports Auswahl der Statistik Navigate Umschaltung zwischen verschiedenen Modellebenen (Submodell). 3. Das einfache Simulationsmodell in diesem Beispiel besteht aus drei Elemente :

5 KAPITEL 1. EIN EINFACHES BEISPIEL 3 (a) dem Wareneingang, einem Objekt Create. Dieses Objekt erzeugt neue Artikel (Entities) (b) einer Maschine, einem Objekt Process. Ein Process Objekt simuliert eine einfache Maschine. (c) dem Warenausgang, einem Objekt Dispose. Alle Artikel in diesem Objekt werden gelöscht. 1.2 Modellerstellung 4. Als erstes Simulationsobjekt der Wareneingang (WE) Der WE muss in der Simulation in definierten Zeitabständen neue Artikel, Entities, Aufträge, Paletten,... erzeugen. Dieses Verhalten kann in Arena mit dem Objekt Create simuliert werden. (a) Das Template-Fenster Basic Process aufschlagen. Abbildung 1.3: Basic Process (b) In diesem Fenster das Objekt Create mit der linken Maustaste auf das Modellfenster ziehen.

6 KAPITEL 1. EIN EINFACHES BEISPIEL 4 Abbildung 1.4: Objekt : Create Ist das Objekt Create in dem Modellfenster plaziert, kann es beliebig mit der linken Maustaste verschoben werden. In dem unteren Datenfenster Craete - Basic Process werden die aktuellen Daten angezeigt. 5. Nun zu der Bearbeitungsmaschine. Diese soll in der Simulation die Teile bearbeiten. Dieses Verhalten wird über eine Zeitverzögerung (einen Timer) in einem Objekt Process simuliert. (a) Das Template-Fenster Basic Process aufschlagen, wenn es noch nicht aufgeschlagen ist. (b) In diesem Fenster das Objekt Process mit der linken Maustaste auf das Modellfenster ziehen.

7 KAPITEL 1. EIN EINFACHES BEISPIEL 5 Abbildung 1.5: Objekt : Process Ist das Objekt Process in dem Modellfenster plaziert, kann es beliebig mit der linken Maustaste verschoben werden. In dem unteren Datenfenster Process - Basic Process werden die aktuellen Daten angezeigt. 6. Es fehlt noch der Warenausgang (WA). Im WA werden alle Entities gelöscht. Sie werden für die Simulation nicht mehr benötigt. (a) Das Template-Fenster Basic Process aufschlagen, wenn es noch nicht aufgeschlagen ist. (b) In diesem Fenster das Objekt Dispose mit der linken Maustaste auf das Modellfenster ziehen.

8 KAPITEL 1. EIN EINFACHES BEISPIEL 6 Abbildung 1.6: Objekt : Dispose Ist das Objekt Dispose in dem Modellfenster plaziert, kann es beliebig mit der linken Maustaste verschoben werden. In dem unteren Datenfenster Dispose - Basic Process werden die aktuellen Daten angezeigt. 7. Jedes Objekt im Modellfenster kann mit der rechten Maustaste angeklickt werden. In dem zugehörigen Pull Down Menü kann das gewählte Objekt bearbeitet werden. ( z.b. cut löschen oder duplicate duplizieren)

9 KAPITEL 1. EIN EINFACHES BEISPIEL 7 Abbildung 1.7: Objekt : Dispose 1.3 Simulation starten 8. Zwischen den einzelnen Objekten ist eine dünne, schwarze Linie. Dieses Linie legt den Fluss der Entities durch das Simulationsmodell fest. In dem bisherigen Beispiel geht es von dem Objekt Create über einen Process in den Dispose. 9. Das erste Simulationsmodell ist nun erstellt. Also weiter zur Simulation. In der Buttonleiste finden sich sechs Schalter, mit denen ein Simulationslauf gesteuert wird. Simulation starten Simulation Einzelschritt Simulation vorspulen, ohne Animation Simulation Pause Simulation neu starten Simulation beenden Abbildung 1.8: Simulations Steuerleiste

10 KAPITEL 1. EIN EINFACHES BEISPIEL 8 Also nun : Simulation starten. 10. In dem Modellfenster werden nun die Artikel, Palette,..., Entities in dem Objekt Create erzeugt, wandern durch den Process in das Objekt Dispose. Dies geschieht sehr schnell. Über die Simulationsparameter kann die Geschwindigkeit beinflusst werden. 11. Als erstes die Simulation durch den Button Pause unterbrechen. 1.4 Simulationsgeschwindigkeit ändern 12. Im Arena Hauptmenü den Menüpunkt Run wählen und den Dialog Setup... aufschlagen. Abbildung 1.9: Menü Run Setup In dem Dialog Setup mit der Maus die Maske Speed wählen.

11 KAPITEL 1. EIN EINFACHES BEISPIEL 9 Abbildung 1.10: Menü Run Setup Speed 14. Die Animationsgeschwindigkeit wird über Animation Speed Factor und Animation Frame Delay beeinflusst. Ein kleinerer Wert führt zu einer langsameren Animation. Den Wert Animation Speed Factor von 0.05 in und Animation Frame Delay von 0.01 in ändern. Abbildung 1.11: Menü Run Setup Speed 15. Den Eingabedialog Run Setup über dem Button OK beenden. 16. Die Simulation erneut starten. ( Simulation Starten) 17. Die einzelnen Artikel, Paletten, Entities bewegen sich langsam zwischen den Simulationsobjekten.

12 KAPITEL 1. EIN EINFACHES BEISPIEL Während der Simulation zeigt Arena verschiedene statistische Daten an. (a) Die Simulationszeit erscheint in der Statuszeile. Diese befindet sich rechts unten im Hauptfenster. Abbildung 1.12: Statusfenster (b) Unterhalb der Simulationsobjekte Create, Process und Dispose wird der aktuelle Durchsatz (in Entities) angezeigt. 19. In dem Modellfenster kann durch die Lupe in der Buttonbar ein beliebiger Ausschnitt gezoomt werden. Nach dem drücken der Lupe kann mit der Maus ein beliebiger Bildschirmausschnitt gezoomt werden. Den Auschnitt so wählen, das alle relevanten Zahlen erkennbar sind. Weitere Funktionen in der Toolbar für die Auswahl des aktuellen Bildschirmausschnittes: Bildausschnitt vergrößern Bildausschnitt verkleinern Anzeige des gesamten Modells Zurück zum vorherigen Bildausschnitt Abbildung 1.13: Bildausschnitt wählen 20. Wenn die Simulation nicht läuft, diese erneut starten. ( Simulation starten) 21. Das Simulationsmodell sieht bisher schön aus und die Teile bewegen sich. Aber mit welchen Daten wird diese Simulation durchgeführt? Für einen sinnvollen Einsatz der Simulation müssen immer sinnvolle Simulationsdaten eingegeben werden. 22. Globale Simulationsdaten werden im schon bekannten Dialog Run Setup eingetragen. Hierzu den Dialog öffnen (Im Hauptmenü Run den Menüpunkt Setup...).

13 KAPITEL 1. EIN EINFACHES BEISPIEL 11 Abbildung 1.14: Simulationsparameter Number of Replications Anzahl der Simulationsläufe. Warm-Up Period Warmlaufphase. In dieser Zeit werden keine Statistikdaten erhoben. Die Zeiteinheit befindet sich im danebenliegendem Feld (i.a. Hours) Replication Length Dauer eines Simulationslaufes. Hier für das erste Beispiel 0.5 eintragen. Die Zeiteinheit befindet sich im danebenliegendem Feld (i.a. Hours) Hours per day Die Stunden eines Tages (i.a. 24) Base Time Units Die Basiszeiteinheit für Zeitvorgaben. Diese für das Beispiel auf Seconds umstellen. Die Dialogmaske über den Button OK beenden. 1.5 Parameter der Objekte anpassen 23. Dateneingabe für das Objekt Create Mit der Maus das Objekt Create doppelt anklicken. Die Datenmaske für das gewählte Objekt wird aufgeschlagen. Sind alle Datenfelder grau hinterlegt, muss vor der Dateneingabe die Simulation beenden werden. ( Simulation beenden)

14 KAPITEL 1. EIN EINFACHES BEISPIEL 12 Abbildung 1.15: Dateneingabe Create Name Eindeutiger Name für dieses Objekt. Entity Type Der Typ des zu erzeugenden Entities. Jedes Objekt Create kann nur einen Entity-Typ erzeugen. Time Between Arrivals Der Zeitabstand zwischen der Erzeugung der Entities. Für das Beispiel auf const, 40 Seconds umstellen. Entities per Arrival Bei jedem Zyklus ein Element erzeugen. Max. Arrivals Keine Mengenbeschränkung der Entities vorgeben. First Creation Das erste Entity nach 0.0 Basiszeiteinheiten erzeugen. 24. Dateneingabe für das Objekt Process Mit der Maus das Objekt Process doppelt anklicken. Die Datenmaske für das gewählte Objekt wird aufgeschlagen. Sind alle Datenfelder grau hinterlegt, muss vor der Dateneingabe die Simulation beenden werden. ( Simulation beenden) Abbildung 1.16: Dateneingabe Process Name Eindeutiger Name für dieses Objekt. Type Standart

15 KAPITEL 1. EIN EINFACHES BEISPIEL 13 Action Auf Delay stellen. Als Delay Time Constant, 40 Seconds eintragen. 25. Dateneingabe für das Objekt Dispose Mit der Maus das Objekt Dispose doppelt anklicken. Die Datenmaske für das gewählte Objekt wird aufgeschlagen. Sind alle Datenfelder grau hinterlegt, muss vor der Dateneingabe die Simulation beenden werden. ( Simulation beenden) Abbildung 1.17: Dateneingabe Dispose Name Eindeutiger Name für dieses Objekt. 26. Nach der Dateneingabe für die drei Objekte die Sumulation wieder starten ( Simulation Starten. 27. Die Simulation wird nun nach 0,5 Stunden automatisch beendet. (Siehe Vorgabe im Menü Run Setup... ) Abbildung 1.18: Statistik

16 KAPITEL 1. EIN EINFACHES BEISPIEL 14 Im folgenden Schritt muss das Ergebniss der Simulation (eine Statistik) ausgewertet werden. 1.6 Auswertung der Ergebnisse Arena erzeugt als Ergebniss eines Simulationslaufes eine umfangreiche Statistik. Wird die Simulation nach einer eingestellten Zeit automatisch beendet, dann wird nach einer Bestätigung die Statistik automatisch geöffnet. Abbildung 1.19: Statistik Tip: Alternativ wird die Statistik über das Template Reports mit dem Objekt Category Overview aufgerufen. In der ersten Seite der Statistik werden nun die Teile angezeigt, welche im Objekt Dispose gelöscht wurden. Abbildung 1.20: Erste Statistik Über den Baum unterhalb des Hinweises Preview lassen sich weitere Statistiken

17 KAPITEL 1. EIN EINFACHES BEISPIEL 15 abrufen. Abbildung 1.21: Statistikauswahl Unter dem Eintrag Unnamed Project Entity Other findet sich z.b. eine Seite mit der Gegenüberstellung aller erzeugten (in hier im Create) und gelöschten (hier im Dispose) Entities. Abbildung 1.22: Statistik Entities

18 Kapitel 2 Probleme Simulation startet nicht In einigen Fällen startet die Simulation nach dem drücken des Buttons Simulation start in der Buttonleiste nicht. In der Statusleiste (am unteren Fensterrand) erscheint dann der Hinweis User interrupted. Abbildung 2.1: User interrupted Die Simulation muss durch nochmaliges drücken des Buttons Simulation start Buttonleiste erneut gestartet werden. in der Simulation endet nicht Die Simulation endet automatisch, wenn dieses im Menü Run Setup... eingetragen ist. Steht hier noch infinite, handelt es sich um eine endlose Simulation. Ein Templatewindow fehlt Die Templatewindows können beliebig ein- und ausgeblendet werden. Hierzu im Bereich der Templatewindows (das Fenster links oben) die rechte Maustaste drücken. 16

19 KAPITEL 2. PROBLEME 17 Abbildung 2.2: Templatewindow anpassen Large Icons Die Symbole im Template-Window werden gross dargestellt. Small Icons Die Symbole im Template-Window werden klein dargestellt. Text Anstelle der Symbole werden Texte im Template-Window ausgegeben. Attach... Ein neues Template-Window kann eingblendet werden. Detach... Das aktuelle Template-Window wird ausgeblendet. Verbindungslinie zwischen Objekten fehlt Nach dem Simulationsstart (Button Simulation starten folgendendes Fehlerfenster: in der Buttonleiste) erscheint Abbildung 2.3: Unconnected exit point Nach dem drücken des Buttons Find wird das Object mit der fehlenden Verbindung im Modellwindow markiert. Über den Button Connect hergestellt werden: in der Buttonleist muss nun mit der Maus die Verbindung

20 KAPITEL 2. PROBLEME Mit der linken Maustasteden Button connect in der Buttonleiste drücken. 2. Die Maus im Modellwindow ändert sich in ein kleines Fadenkreuz. 3. Mit der linken Maustaste das kleine, schwarze Dreieck am Objekt markieren, aus dem die Entities kommen. 4. Mit der linken Maustaste das kleine, schwarze Viereck am Objekt markieren, in welches die Entities fliessen. Tip: Sind die kleinen, schwarzen Drei- bzw. Vierecke an den Objekten nicht erkennbar, dann bitte mit der Lupe den aktuellen Bildschirmausschnitt vergrössern. In den Dialogen ist alles grau Graue Felder in den Dialogen können nicht verändert werden. Abbildung 2.4: graue Dialoge In Arena sind keine Änderungen möglich, solange die Simulation noch aktiv ist. Wenn Daten verändert werden sollen, muss die Simulation vorher beendet werden. Das Unterbechen der Simulation reicht nicht! ( Simulation beenden) Ein Objekt lässt sich nicht löschen Jedes Objekt im Modellwindow lässt sich mit der rechten Maustaste anwählen. In dem zugehörigen Pulldown-Menü wird das gewählte Objekt durch den Menüpunkt cut gelöscht.

21 KAPITEL 2. PROBLEME 19 Abbildung 2.5: graues Objektmenü Ist das Objektmenü eingegraut, so ist die Simulation noch aktiv. Vor jeder Veränderung an einem Objekt muss die Simulation beendet werden. ( Simulation beenden)