Simulation innerbetrieblicher Prozesse unter Berücksichtigung der Energie

Die Materialflusssimulation gilt als Hilfsmittel zur Analyse und Bewertung von Ablaufszenarien und wird bei der Planung von Produktionssystemen oder im Produktionsbetrieb als Assistenzsystem zum Vergleich unterschiedlicher Szenarien eingesetzt. Am Markt verfügbare Materialfluss-Simulationssoftware und bisherige Studien zur Verbesserung der Ablaufplanung fokussieren den Einsatz der Betriebsmittel und des Personals. Energieträger, wie elektrische Energie, Druckluft oder Erdgas, werden dabei meist nicht explizit oder nicht durchgängig berücksichtigt.

Hier setzt das Teilprojekt 'Innerbetriebliche Produktion' an. Im Rahmen von Anwendungsfallstudien in Kooperation mit Partnerunternehmen der Industrie werden unterschiedliche Steuerungsstrategien in der Produktionslogistik hinsichtlich des um energetische Aspekte erweiterten Zielsystems  untersucht. Die vorrangigen Forschungsziele sind dabei einerseits die notwendigen Energieaspekte in eine Simulationssoftware zu integrieren und andererseits verallgemeinerbare Steuerungsstrategien aus den Anwendungsfallstudien abzuleiten.

Im Forschungsprojekt wird hierzu die Simulationssoftware Tecnomatix Plant Simulation in der aktuell verfügbaren Version eingesetzt. Kern der Forschungsarbeiten stellt die Entwicklung von Anlagenmodellen dar, die Auskunft über den Energieträgereinsatz von Gas, elektrische Energie und Druckluft geben.

  • Im Fall von Anlagen, deren Leistungsaufnahme-Verhalten im Wesentlichen von diskreten Zustandsvariablen der Anlage selbst und der sie belegenden Objekte determiniert werden, wurde der Ansatz der sogenannten  Zustandsbasierten Leistungsprofile verfolgt. Hierbei werden auf Basis von Energiemessungen und Aufzeichnungen von Materialflussereignissen Betriebszustände festgelegt und deren Leistungsprofil ermittelt. Im Simulationsmodell werden diese Zustände dann definiert und die entsprechenden Leistungsprofile hinterlegt. Vergleiche hierzu Datenerhebungskonzept: Energiemessung der einzelnen Produktionsanlagen. Beispiele für Anlagen dieser Klasse sind vor allem nicht-thermische Prozessanlagen wie Bearbeitungszentren oder Gabelstapler.
  • Im Fall von Anlagen deren Leistungsaufnahme-Verhalten zusätzlich von sich kontinuierlich ändernden Zustandsvariablen abhängt, wurden entsprechende Teilmodelle entwickelt. Im Forschungsprojekt sind dies im Wesentlichen Teilmodelle von Temperaturen, die die Leistungsaufnahme bestimmen. Beispiele für solche sogenannten Thermo-Prozessanlagen sind Schmelz- und Warmhaltöfen oder auch Tiegel für den Transport von Schmelze. Zur Beschreibung der in diesen Anlagen herrschenden Temperaturen wurden theoretisch hergeleitete thermodynamische Modelle mittels Energiemessungen und Aufzeichnungen von Materialflüssen parametriert.

Als Teilergebnis liegt ein Bausteinkasten mit parametrierbaren Anlagenmodellen vor, der zum Aufbau von Simulationsmodellen in den Anwendungsfall-Studien eingesetzt wird, um damit unterschiedliche Alternativen (Szenarien) hinsichtlich der logistischen und energetischen Zielgrößen  zu vergleichen und Wechselwirkungseffekte der Einflussgrößen zu untersuchen.

 

Projektkonsortium