Besonders unter dem Schlagwort Industrie 4.0 verändern sich kontinuierlich die Rahmenbedingungen für produzierende Unternehmen. Gefordert wird eine immer höhere Flexibilität bei gleichzeitig unveränderter oder sogar verbesserter Effizienz. Es ist daher schon heute absehbar, dass in Zukunft selbststeuernde Produktionssysteme immer mehr an Bedeutung gewinnen werden.
In dieser Arbeit werden verschiedene Steuerungsalgorithmen in einem flexiblen Produktionssystem mit unterschiedlichen vordefinierten Produkttypen verglichen. Das Durchführen der Experimente erfolgt mit Hilfe eines vorher in AnyLogic erstellten Simulationsmodells. Bei der Betrachtung sowohl der gesamten durchschnittlichen als auch nach Produkttypen differenzierten Durchlaufzeit werden dabei die jeweiligen Unterschiede der Steuerungsalgorithmen deutlich.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 1.1 Hintergrund und Motivation
- 1.2 Zielstellung
- 1.3 Aufbau der Arbeit
- 2 Ausgangssituation und Problemstellung
- 2.1 Industrie 4.0, Technologien und Veränderung industrieller Praxis
- 2.2 Problemstellung
- 3 Stand der Technik
- 3.1 Reihenfolgeplanung
- 3.2 Materialflussmodellierung mit Gantt-Diagrammen
- 3.3 Simulation produktionsnaher Problemstellungen
- 3.4 Produktionsszenarien aus Forschung und Praxis
- 3.5 Zusammenfassung und Handlungsbedarf
- 4 Vorgehensweise der Ergebnisfindung
- 5 Beschreibung des Szenarios
- 5.1 Übersicht des betrachteten Szenarios
- 5.2 Vergleich mit vorgestellten Szenarien
- 5.3 Vergleich mit Industrie 4.0-Kriterien
- 6 Implementierung der Lösung
- 6.1 Agenten des Programms
- 6.2 Grundlegender Ablauf des Programms
- 6.3 Ablauf innerhalb von Maschinenagenten
- 6.4 Implementierung der Prioritätsregeln
- 6.5 Überprüfung der Validität des Simulationsmodells
- 7 Experimente und Ergebnisse
- 7.1 Planung der Experimente
- 7.2 Gesamtübersicht der Resultate
- 7.3 Übersicht der Resultate differenziert nach Produkten
- 7.4 Zusammenfassung der Ergebnisse
- 8 Kritische Würdigung und künftige Forschungsansätze
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Masterarbeit untersucht verschiedene Steuerungsalgorithmen in einem flexiblen Produktionssystem im Kontext von Industrie 4.0. Ziel ist der Vergleich der Algorithmen hinsichtlich ihrer Effizienz und der Auswirkungen auf die Durchlaufzeiten verschiedener Produkttypen. Dies erfolgt mittels eines Simulationsmodells in AnyLogic.
- Vergleich verschiedener Steuerungsalgorithmen in fahrerlosen Transportsystemen
- Flexibles Produktionssystem und Industrie 4.0
- Simulation und Modellierung in AnyLogic
- Analyse der Durchlaufzeiten und deren Optimierung
- Bewertung der Algorithmen für verschiedene Produkttypen
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Dieses Kapitel führt in die Thematik ein, beschreibt den Hintergrund und die Motivation der Arbeit, formuliert die Zielstellung und skizziert den Aufbau der Arbeit. Es legt den Fokus auf die wachsende Bedeutung selbststeuernder Produktionssysteme im Kontext von Industrie 4.0 und die Notwendigkeit, deren Effizienz zu optimieren. Die Einleitung dient als Grundlage für das Verständnis des gesamten Forschungsprojekts.
2 Ausgangssituation und Problemstellung: Das Kapitel beleuchtet die Herausforderungen flexibler Produktionssysteme im Kontext von Industrie 4.0. Es beschreibt die Notwendigkeit erhöhter Flexibilität bei gleichzeitiger Effizienzsteigerung. Die Problemstellung fokussiert auf die Auswahl geeigneter Steuerungsalgorithmen für fahrerlose Transportsysteme in einem solchen System, um die Durchlaufzeiten zu optimieren. Die Industriestandards und aktuelle Praxis werden hier genauer betrachtet.
3 Stand der Technik: Dieses Kapitel gibt einen Überblick über den aktuellen Forschungsstand zu Reihenfolgeplanung, Materialflussmodellierung (z.B. mit Gantt-Diagrammen), Simulation produktionsnaher Problemstellungen und existierenden Produktionsszenarien. Es analysiert bestehende Ansätze und identifiziert Forschungslücken und Handlungsbedarf, um den Rahmen für die eigene Forschungsarbeit zu definieren und den Beitrag dieser Arbeit zum aktuellen Stand zu verdeutlichen.
4 Vorgehensweise der Ergebnisfindung: Dieses Kapitel beschreibt die Methodik der Arbeit. Es erläutert die gewählte Vorgehensweise zur Erreichung der Forschungsziele, einschließlich der Datengewinnung, der Datenanalyse und der Interpretation der Ergebnisse. Dies beinhaltet die detaillierte Beschreibung der angewandten Simulationsmethoden und -werkzeuge.
5 Beschreibung des Szenarios: Hier wird das in der Simulation verwendete Produktionsszenario detailliert beschrieben. Es umfasst die Architektur des flexiblen Produktionssystems, die beteiligten Ressourcen (Maschinen, fahrerlose Transportsysteme etc.), die Produkttypen und deren Eigenschaften. Der Vergleich mit ähnlichen Szenarien aus Forschung und Praxis sowie die Betrachtung im Hinblick auf Industrie 4.0-Kriterien werden erläutert. Das Kapitel legt die Grundlage für das Verständnis der Simulation.
6 Implementierung der Lösung: Dieses Kapitel beschreibt die Implementierung des Simulationsmodells in AnyLogic. Es detailliert die einzelnen Komponenten des Modells, die Agenten, den Ablauf des Programms und die Implementierung der Prioritätsregeln. Die Validierung des Modells wird ebenfalls beschrieben und begründet. Dieser Abschnitt ist zentral für die Nachvollziehbarkeit der Ergebnisse.
7 Experimente und Ergebnisse: In diesem Kapitel werden die durchgeführten Experimente und deren Ergebnisse präsentiert. Es umfasst die Planung der Experimente, die Gesamtübersicht der Resultate sowie eine differenzierte Betrachtung der Ergebnisse nach Produkttypen. Die gewonnenen Daten werden analysiert und interpretiert. Das Kapitel präsentiert die Kernresultate der Arbeit.
8 Kritische Würdigung und künftige Forschungsansätze: (Nicht zusammengefasst, da es sich um den Schluss handelt und keine Spoiler enthalten sein dürfen)
Schlüsselwörter
Industrie 4.0, fahrerlose Transportsysteme (FTS), flexible Produktionssysteme, Steuerungsalgorithmen, Simulationsmodellierung, AnyLogic, Durchlaufzeit, Prioritätsregeln, Effizienz, Optimierung.
FAQ: Masterarbeit - Steuerungsalgorithmen in flexiblen Produktionssystemen
Was ist das Thema der Masterarbeit?
Die Masterarbeit untersucht verschiedene Steuerungsalgorithmen in einem flexiblen Produktionssystem im Kontext von Industrie 4.0. Der Fokus liegt auf dem Vergleich der Algorithmen hinsichtlich ihrer Effizienz und der Auswirkungen auf die Durchlaufzeiten verschiedener Produkttypen mittels eines Simulationsmodells in AnyLogic.
Welche Algorithmen werden verglichen?
Die Arbeit vergleicht verschiedene Steuerungsalgorithmen, die im Zusammenhang mit fahrerlosen Transportsystemen (FTS) in flexiblen Produktionssystemen eingesetzt werden. Die genauen Algorithmen werden im Detail innerhalb der Arbeit beschrieben.
Welche Software wird verwendet?
Die Simulation und Modellierung erfolgt mit der Software AnyLogic.
Was sind die Hauptziele der Arbeit?
Die Hauptziele sind der Vergleich der Effizienz verschiedener Steuerungsalgorithmen, die Analyse der Auswirkungen auf die Durchlaufzeiten verschiedener Produkttypen und die Optimierung der Durchlaufzeiten.
Wie ist die Arbeit aufgebaut?
Die Arbeit gliedert sich in acht Kapitel: Einleitung, Ausgangssituation und Problemstellung, Stand der Technik, Vorgehensweise der Ergebnisfindung, Beschreibung des Szenarios, Implementierung der Lösung, Experimente und Ergebnisse sowie kritische Würdigung und künftige Forschungsansätze. Jedes Kapitel behandelt einen spezifischen Aspekt des Forschungsprojekts.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit am besten?
Industrie 4.0, fahrerlose Transportsysteme (FTS), flexible Produktionssysteme, Steuerungsalgorithmen, Simulationsmodellierung, AnyLogic, Durchlaufzeit, Prioritätsregeln, Effizienz, Optimierung.
Wie wird das Produktionsszenario beschrieben?
Kapitel 5 beschreibt detailliert das in der Simulation verwendete Produktionsszenario, einschließlich der Architektur des Systems, der beteiligten Ressourcen (Maschinen, FTS etc.), der Produkttypen und deren Eigenschaften. Ein Vergleich mit ähnlichen Szenarien aus Forschung und Praxis sowie die Betrachtung im Hinblick auf Industrie 4.0-Kriterien werden ebenfalls durchgeführt.
Wie wird die Implementierung der Lösung beschrieben?
Kapitel 6 beschreibt die Implementierung des Simulationsmodells in AnyLogic. Es detailliert die einzelnen Komponenten des Modells, die Agenten, den Ablauf des Programms und die Implementierung der Prioritätsregeln. Die Validierung des Modells wird ebenfalls erläutert.
Wie werden die Experimente und Ergebnisse präsentiert?
Kapitel 7 präsentiert die durchgeführten Experimente und deren Ergebnisse, einschließlich der Planung der Experimente, einer Gesamtübersicht der Resultate und einer differenzierten Betrachtung der Ergebnisse nach Produkttypen. Die gewonnenen Daten werden analysiert und interpretiert.
Was beinhaltet die kritische Würdigung und die Ausblicke auf zukünftige Forschungsansätze?
Das letzte Kapitel (Kapitel 8) enthält eine kritische Würdigung der Ergebnisse und zeigt mögliche zukünftige Forschungsansätze auf, die sich aus dieser Arbeit ergeben.
Wo finde ich mehr Details?
Die vollständige Masterarbeit enthält detaillierte Informationen zu allen Aspekten des Projekts.
- Quote paper
- Robert Egel (Author), 2017, Ein Vergleich verschiedener Steuerungsalgorithmen auf fahrerlosen Transportsystemen in einem flexiblen Fertigungskonzept, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/412496
