Simulation Eine Einführung

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1 Simulation Eine Einführung

2 Definition Langenscheidt Fremdwörterbuch Si mu la ti'on, die; -,-en 1.Nachstellung, Nachahmung einer Situation oder eines Ablaufes 2. Vorspiegelung, Vortäuschung einer Krankheit oder Behinderung VDI-Richtlinie 3633 Simulation ist das Nachbilden eines Systems mit seinen dynamischen Prozessen in einem experimentierfähigen Modell, um zu Erkenntnissen zu gelangen, die auf die Wirklichkeit übertragbar sind. Insbesondere werden die Prozesse über die Zeit entwickelt.

3 Fragestellung an eine Simulation Was passiert, wenn...? Analyse des Systemverhaltens bei Veränderung vom Parametern z.b.: Was passiert auf der Fördertechnik, wenn die Anzahl der zu kommissionierenden Aufträge steigt? Was ist zu tun, damit...? Untersuchung des Verhaltens bei zielgerichteten strukturellen und parameterbezogene Änderungen und Änderungen z.b.: Wie viele zusätzliche Montageplätze sind notwendig, damit die Ausbringung der Produktion dem Auftragsanstieg bewerkstelligen kann?

4 Anwendungsfelder Planung Simulation von komplexen Produktionseinrichtungen, Werkereinsatz, Materialflusssystemen, Lagersystemen,... zur Analyse von Dimensionierungen, Durchsätzen, Schwachstellen, Planungsparametern, Strategien,... Realisierung Emulation der Anlagen- und Steuerungsebene Simulation der Hochlaufkurve (Probebetrieb) Optimierung der Steuerungslogik Betrieb Simulation zur Unterstützung von Auftrags- und Personaldisposition Notfallstrategien Schulung

5 Begrifflichkeiten Simulationsmodell - vereinfachtes Abbild eines geplanten oder existierenden Systems, das sich bezüglich der untersuchungsrelevanten Aspekte weitgehend analog dem abgebildeten System verhält Simulationsexperiment - zielgerichtete Untersuchung des Modellverhaltens Simulationslauf - Verhalten eines Modells in einem bestimmten Zeitraum für festgelegte Parameter oder Struktur Simulator - Werkzeug oder Instrument zur Simulation

6 Klassifikation von Simulatoren Simulationssprachen Beschreibung des Simulationsmodell in einer Programmsyntax Compiler/Interpreter Simulationsmodell ist ein Simulationsprogramm Simulator eigenständiges Softwarepaket bestehend aus - Simulatorkern - Editor mit Modellbausteinen - Datenverwaltung - Ergebnisausgabe (Statistik etc.) Simulationsmodell ist ein Eingabedatei des Simulators Simulator- Entwicklungsumgebung eigenständiges Softwarepaket zur Entwicklung von Simulatoren geschlossene Simulatoren Simulatoren mit modifizierbaren Modellwelten Simulatoren mit modifizierbaren Modellwelten und Funktionalitäten (Quelle: Furmans, K.: Handbuch der Logistik, Berlin: Springer 2008)

7 Flexibilität und Anwendungsbezug Flexibilität reine Programmiersprachen Programmiersprachen mit simulationsrelevanten Basiskomponenten allgemeine Simulationsinstrumente Simulationsinstrumente für spezielle Anwendungsbereiche Spezialsimulatoren für ein Teilgebiet eines Anwendungsbereiches EDV-Fachmann mit simulations- und anwendungsspezifischen Fachkenntnissen Simulationsspezialist Planer, Disponent, Konstrukteur Anwendungsbezug, Qualifikation Nutzer (Quelle: Schmidt, B.: Simulation in der Fertigungstechnik, FB Simulation, Bd. 10, Berlin: Springer 1988)

8 Simulationswerkzeuge am Markt (Quelle: Wenzel, S.: Vortrag Simulationswerkzeuge am Markt, SIMposium SDZ, , Dortmund) Auszug aus der Liste existierender Simulationswerkzeuge: Stand 2008

9 Aufbau Simulator (struktur- oder ablauforientiert) Input Output Modell Modell Bedienoberfläche (Frontend) Editor zur Modellerstellung aus Modellelementen Ergebnisdarstellung interne Datenverwaltung Diagramme Diagramme Externe Externe Daten Daten Auftragsdaten Auftragsdaten Lagerspiegel Lagerspiegel : : : : Simulatorkern (Backend) Ereignisverarbeitung Stochastik Animation Animation

10 Vorbereitung Durchführung Ablauf einer Simulation Auswertung Aufgabenstellung Ergebnisumsetzung Simulationswürdig? nein Ende Ziel formulieren Exp.Plan aufstellen Aufwand schätzen Daten ermitteln, aufbereiten, abstimmen Simulationsmodell - Erstellung - Verifikation ja nein Neue Fragestellungen? Ergebnisse zufriedenstellend? Simulationsergebnisse analysieren Simulationsexperimente durchführen

11 Auswertung: 2D contra 3D 2D-Graphen 2D/3D-Animation - Darstellung kumulierter Ergebnisse - Visualisierung zeitvarianter Sachverhalte - Füllgrad, Durchsatz, Störanteile,... - Verdeutlichung von Prozessabläufen - Animation aus Marketingesichtspunkten - von vereinfachten, stark abstrahierten 2D- Symbolen bis zu Virtual-Reality-Animationen

12 Leitsätze zur Anwendung -Simulation setzt die vorherige Zieldefinition und Aufwandsabschätzung voraus -Simulation ist grundsätzlich kein Ersatz für die Planung -Simulationsmodell ist nur vereinfachtes Abbild der Realität so abstrakt wie möglich, so detailliert wie nötig -Zeitpunkt der Integration der Simulation ins Projekt bestimmt die Güte und den Erfolg der Planung sowie den Nutzen der Simulation -Ergebnisqualität eines Simulationsexperiments hängt entscheidend von der zugrundeliegenden Datenbasis ab

13 Ein Beispiel - Kommissionierplatz zur Bildung von gemischtsortierten Paletten aus artikelreinen Paletten B - Fragestellung: A B C - notwendige Größe der Sortierpuffer - notwendige Anzahl von Werkern

14 Kontakt Weitere Informationen erhalten Sie, unter: Ansprechpartner: Dr. Udo Kiefer RESA Systems GmbH Gewerbegebiet John Werner-von-Siemens-Str. 11 D Saarwellingen