Technologie: Simulation

Simulation wird branchenübergreifend als wichtiges und etabliertes Werkzeug für moderne Engineering-Prozesse betrachtet. Insbesondere die Automatisierung komplexer Produktionsanlagen verwendet Modellierungs- und Simulationstechniken in verschiedenen Projektphasen, um sowohl die Anlage, aber auch das Produkt in bestmöglicher Qualität zu entwickeln. Die jüngsten Trends rund um die Digitalisierung von Produktionsanlagen bestärken die Relevanz von virtuellen Engineering-Szenarien. Dieser Beitrag beschreibt die Notwendigkeit von domänen- und werkzeugübergreifenden Standards für die Modellierung von mechatronischen Anlagen und Maschinen im Rahmen eines digitalen Zwillings.

Die Windenergie hat sich zu einer etablierten Technologie für die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien entwickelt. Allerdings sind in Deutschland geeignete Flächen für die Installation von Onshore-Windenergieanlagen beschränkt bzw. häufig schon bebaut. Folglich werden Offshore-Windenergieparks in Zukunft eine Schlüsselrolle für die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien darstellen, auch in Hinblick auf eine erfolgreiche Umsetzung der Energiewende. Die Installation eines Offshore-Windparks ist aufgrund der rauen Wetterbedingungen und der begrenzten Verfügbarkeit von Ressourcen jedoch anspruchsvoll und kostenintensiv. Dementsprechend gilt es, neue Konzepte für die Errichtung von Offshore-Windparks zu entwickeln und zu evaluieren, wobei hier die klassischen Werkzeuge zur Bewertung an ihre Grenzen stoßen. Diese Lücke lässt sich mittels einer Ablaufsimulation schließen.

Das BIBA ist das älteste An-Institut der Exzellenzuniversität Bremen und zählt zu den international renommiertesten Wissenschaftseinrichtungen Deutschlands. Hier arbeiten rund 130 Menschen in enger Verbindung mit dem Uni-Fachbereich Produktionstechnik. Sie kommen aus der Produktionstechnik, dem Wirtschaftsingenieurwesen sowie aus der Informatik und angrenzenden Disziplinen. Das BIBA engagiert sich in der Grundlagenforschung, der anwendungsorientierten Forschung, der industriellen Auftragsforschung sowie in nationalen und europäischen Forschungsverbünden. In seiner Arbeit verknüpft das ingenieurwissenschaftliche Institut die Schwerpunkte Produktion und Logistik mit der Sicht sowohl auf Prozesse als auch auf Produkte.

Das Fachgebiet Produktionsorganisation und Fabrikplanung im Fachbereich Maschinenbau an der Universität Kassel beschäftigt sich seit vielen Jahren mit Forschungen zu Methoden und Werkzeugen der Digitalen Fabrik, die eine wichtige Facette im Rahmen der Entwicklungen zu Industrie 4.0 darstellen. Vorrangiges Ziel ist die Verbesserung sowohl der Produktions- und Logistikprozesse selbst als auch der hierzu notwendigen Planungsprozesse. Die folgenden Ausführungen geben einen kurzen Eindruck von den Arbeiten des Fachgebiets, stellen das Kompetenzlabor „Digitale Fabrik“ vor und erläutern exemplarisch für die Verbesserung unternehmensexterner Material- und Informationsflüsse ein Forschungsprojekt zur Digitalisierung in der Holzbereitstellung.

Industriearbeit 4.0 steht für digitale und dezentrale Industriearbeit, die Facharbeiter durch Mehrdeutigkeit, Selbstorganisation und Vernetzung herausfordern wird. Der vorliegende Beitrag stellt mit der situativen Lernfabrik einen umfassenden Ansatz vor, der Facharbeiter für diese Herausforderungen qualifiziert. Die situative Lernfabrik simuliert softwarebasiert unterschiedlich komplexe Situationen auf dem Shopfloor. Analog zu einem Flugsimulator erwerben Facharbeiter durch die spielerische Absolvierung von herausfordernden und praxisnahen Situationen wertvolles Erfahrungswissen und verbessern zugleich ihre IT-Kompetenz. Dadurch bereitet die situative Lernfabrik Facharbeiter umfassend und punktgenau für Industriearbeit 4.0 vor.

Die Weltgemeinschaft erlebt aktuell zahlreiche Katastrophen, die humanitäre Hilfe erfordern. So kann eine Unterschätzung der notwendigen Hilfe auch für nicht betroffene Länder langfristige wirtschaftliche und soziale Konsequenzen haben, wie beispielsweise durch Flüchtlingsströme oder Störungen im Welthandel. Dies betrifft einerseits Naturkatastrophen, andererseits auch durch den Menschen verursachte Katastrophen wie Krieg, Terroranschläge und Atomkatastrophen. Als humanitäre Hilfe bezeichnet man nach allgemeinem Verständnis eine Reaktion auf humanitäre Notlagen, die über eine Erstversorgung hinausgeht. Wesentliche Gestaltungselemente in diesem Zusammenhang sind das Katastrophenmanagement und die humanitäre Logistik, welche als organisatorischen Prinzipien eine Ressourcenallokation betreiben, um die Versorgung mit Nahrungsmitteln, Rettungsgütern und Rettungshelfern zu koordinieren. Aufgrund der hohen Dynamik und begrenzter Informationstransparenz stellt dies die ...

Unternehmen müssen bei der Auswahl und Implementierung von Logistikkonzepten für ihre Beschaffungs- und Distributionsnetze zunehmend auch nicht-ökonomische, insbesondere ökologische, Aspekte berücksichtigen. Deren Bewertung ist jedoch vor allem für KMU nicht trivial. Um Unternehmen bei Auswahlentscheidungen für Logistikkonzepte zu unterstützen, wurde im Rahmen des Forschungsprojekts Green-Net ein Zielsystem zur Bewertung der ökonomischen und ökologischen Nachhaltigkeit des Einsatzes von Logistikkonzepten erarbeitet. Zudem wurde ein Simulationsmodell entwickelt, mit dem Unternehmen die ökonomischen und ökologischen Auswirkungen von Logistikkonzepten auf ihr Netzwerk bewerten können.

Bedingt durch den demografischen Wandel sehen sich Unternehmen zunehmend damit konfrontiert, die praktizierten Arbeitszeitsysteme nicht nur an die betrieblichen Ziele sowie an gesetzliche und tarifliche Vorgaben anzupassen, sondern auch an die Einsatzzeitwünsche ihrer Mitarbeiter. Dabei lassen sich unterschiedliche Mitarbeitertypen identifizieren, die sich hinsichtlich Arbeitszeitpräferenzen und privater Belastungssituation voneinander unterscheiden. Somit besteht ein Bedarf an lebenssituationsorientierten Arbeitszeitsystemen, was sich als hoch komplexes Planungsproblem erweist. Die Einsatzzeitplanung wird noch dadurch erschwert, dass gängige Werkzeuge zur Arbeitszeitgestaltung die Vereinbarkeit zwischen Arbeit und Privatleben allenfalls als Kennzahl zur Bewertung, nicht jedoch als Eingangsparameter für die Planung von Arbeitszeitsystemen berücksichtigen. Der Beitrag stellt das Simulationsverfahren OSim-GAM vor, das eine prospektive Planung und Bewertung von Arbeitszeitsystemen ...

Das Arbeitsumfeld in der Produktion wird immer mehr an die zur Verfügung stehenden Mitarbeiter anzupassen sein. Ein derzeit noch kaum erschlossenes Arbeitskräftepotenzial bringt Diversität hinsichtlich Sprache, Bildungsstand und kulturellen Hintergrund in die Unternehmen. Aber auch wenn der demografische Wandel als große Herausforderung angesehen wird – er stellt auch eine Chance im internationalen Wettbewerb dar.

Im Bereich der Mikrofertigung spielt die exakte Abstimmung von Prozessparametern bei der Planung und der Konfiguration von Prozessketten eine besondere Rolle. Durch die Miniaturisierung von Werkstücken und Fertigungsanlagen werden immer geringere Toleranzen erforderlich. Zudem erschweren sogenannte Größeneffekte die Übertragung von Wissen aus der Makrofertigung auf den Mikrobereich. Viele Fertigungsprozesse und -technologien sind dabei im Mikrobereich so spezialisiert, dass ihre Eignung stark von den in der jeweiligen Prozesskette involvierten Komponenten und Produkten abhängt. Dieser Artikel präsentiert die Methode µ-ProPlAn, die Prozessplaner bei der Auswahl geeigneter Prozesse und Technologien sowie bei deren Konfiguration unterstützt.