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Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

Zusammenfassung
Seit der ersten Inbetriebnahme eines flexiblen Fertigungssystems im Jahre 1967 sind bis Anfang 1983 weltweit über 125 Systeme in Betrieb / 1, 2 /. In Bild 1.1 ist die Anzahl der jährlich begonnenen Installationen für diesen Zeitraum dargestellt, wobei nicht alle dieser flexiblen Fertigungssysteme zu Beginn des Jahres 1983 in Betrieb genommen waren / 3 /. Da flexible Fertigungssysteme in Zukunft weit stärker als bisher zum Einsatz kommen werden, gewinnt auch die Planung flexibler Fertigungssysteme an Bedeutung. Es hat sich in der Vergangenheit erwiesen, daß zur Dimensionierung und zur Auswahl der Komponenten eines flexiblen Fertigungssystems in der Planungs phase der zeitliche Verlauf der Fertigung untersucht werden muß / 4 /. Für solche Untersuchungen wurden eine Reihe verschiedener Methoden herangezogen. Am häufigsten wurden Verfahren aus der Wahrscheinlichkeitstheorie (Warteschlangentheorie / 5 /, Markov’sche Prozesse / 6 /) zu Berechnungen verwendet oder der Fertigungsverlauf wurde auf elektronischen Datenverarbeitungsanlagen simuliert. Mathematisch-analytische Berechnungsmethoden dienen vorwiegend überschlagigen Berechnungen.
S. Chmielnicki

2. Simulationssprachen und -programmiersysteme

Zusammenfassung
Allgemein wird Simulation in “Simulation stetiger Systeme“ und “Simulation diskreter Systeme“ eingeteilt / 8, 9 /. Der Begriff “System“ ist wiederum in / 10 / als eine “Anordnung von aufeinander einwirkenden Gebilden, die man sich durch eine Hüllfläche von ihrer Umgebung abgegrenzt vorstellen kann“, definiert. Nach / 11 / läßt sich Simulation in statische und dynamische Simulation weiter unterteilen (Bild 2.1). Statische Simulation verwendet mathematische Modelle, bei denen Funtionen mit verschiedenen ggf. auch differenzierten Zeitpunkten zugeordneten Parametersätzen aufgestellt werden. Bei der dynamischen Simulation sind die Modelle nach logischen Gesetzen ablaufende Rechnerprogramme, welche über eine interne Zeitabbildung verfügen.
S. Chmielnicki

3. Anforderungen an ein Simulationssystem zur diskreten Simulation flexibler Fertigungssysteme

Zusammenfassung
Die Anforderungen an ein Simulationssystem zur diskreten Simulation flexibler Fertigungssysteme ergeben sich aus verschiedenen Einflußbereichen (Bild 3.1).
S. Chmielnicki

4. Modellerstellung

Zusammenfassung
Die Werkstücke, welche im flexiblen Fertigungssystem zu fertigen sind, bilden die Grundlage für die gesamte Planung. Das Bearbeitungsprofil für dieses Werkstückspektrum ermöglicht die Auswahl von Maschinen, welche zur Bearbeitung der Werkstücke geeignet sind. Sobald die Maschinen des flexiblen Fertigungssystemes ermittelt sind, können die Fertigungszeiten für die Werkstücke berechnet werden. In dieser ersten Stufe der Modellerstellung sind weitere Zeitwerte für Prozeßabschnitte zu bestimmen (Rüstzeiten, Handhabungszeiten, Transportzeiten, Auf-und Abspannzeiten usw.). Außerdem sind Gesetze und Regeln, nach denen der Fertigungsprozeß abzulaufen hat, anzugeben. Nach / 12 / ist die Ermittlung der Struktur eines Prozesses und der Wirkungszusammenhänge zwischen seinen Zustandsgrößen die Prozeßerkennung. Sie kann entweder analytisch oder empirisch erfolgen, wobei die analytische Prozeßerkennung bekannte Naturgesetze verwendet und die empirische Erfahrungen aus Beobachtungen und Messungen berücksichtigt (Bild 4.1). Für die Modellerstellung sind beide Arten notwendig.
S. Chmielnicki

5. Modelldarstellung

Zusammenfassung
Die Modelldarstellung ist diejenige Form, in der das Modell einer Rechenanlage zur Ausführung mitgeteilt wird. Dazu muß das Modell codiert werden.
S. Chmielnicki

6. Modellkontrolle

Zusammenfassung
Bei der Simulation mit individuell erstellten Simulationsmodellen ist die Kontrolle des Modells besonders wichtig. Die Fehler, welche dem Simulationsprogramm anhaften können, sind einerseits Modellbildungsfehler und andererseits Darstellungsfehler. Unter Darstellungsfehler sind all diejenigen Fehler zu verstehen, die während der Darstellung des Modells beim Programmieren unterlaufen. Dazu zählen Syntaxfehler, Initialisierungsfehler bei Variablen und Feldern, Schreibfehler usw.. Im allgemeinen werden viele dieser Fehler vom Übersetzungsprogramm (Compiler) erkannt. Unter den dann noch verbleibenden Fehlern führen einige zum Programmabbruch. Die meisten Darstellungsfehler können somit entdeckt werden.
S. Chmielnicki

7. Simulation als Planungshilfsmittel

Zusammenfassung
In der Regel sind die zur Fertigung in einem geplanten flexiblen Fertigungssystem vorgesehenen Werkstücke bekannt. Sie bilden zusammen mit dem Platzangebot des Aufstellungsortes die Grundlage zur Planung. Die Planung selbst erfolgt in mehreren Stufen (Bild 7.1 und Bild 7.2).
S. Chmielnicki

8. Simulation als Testumgebung bei der Entwicklung von Steuerprogrammen

Zusammenfassung
Wahrend des Aufbaus eines flexiblen Fertigungssystems müssen die Programme der Steuerung getestet werden. Ihr Wirken auf Komponenten der Anlage und auf den gesamten Fertigungsprozeß kann erst dann vollständig überprüft werden, wenn die Funktionseinheiten der Steuerung aufgebaut sind. Dadurch ist der Test von Steuerprogrammen beim Aufbau einer Anlage immer nur in der letzten Aufbauphase möglich.
S. Chmielnicki

9. Simulation mit dem Simulationssystem SIKTAS

Zusammenfassung
SIKTAS (Simulation komplexer technischer Anlagen und Systeme) ist ein Simulationssystem, bei dessen Entwicklung die Anforderungen aus Kapitel 3 berücksichtigt und die Ergebnisse der Abschnitte 4, 5 und 6 zugrundegelegt wurden. Es besteht aus einer Programmbibliothek mit 15 Grundprogrammen zur Prozeßbeschreibung und 12 Programmen zur Simulation häufig anzutreffender Komponenten flexibler Fertigungssysteme. Die Programme sind sowohl in FORTRAN als auch PASCAL geschrieben. Unabhängig von der Programmiersprache werden die Simulationsmodelle mit dem in Kapitel 4 entwickelten Simulationsgraphen entworfen. SIKTAS wurde bei der Planung mehrerer flexibler Fertigungssysteme der Industrie praktisch erprobt / 72, 73, 74 /. Anhand einer ausgeführten Simulationsaufgabe soll eine Simulation mit SIKTAS beispielhaft aufgezeigt werden. Einzelheiten zur Simulation mit SIKTAS sind / 48 / zu entnehmen.
S. Chmielnicki

10. Ausblick auf weiterführende Arbeiten

Zusammenfassung
Zukünftig stehen einerseits der Ausbau des Simulationssystems hinsichtlich neuer Anwendungsgebiete und andererseits die Vereinfachung der Modellerstellung durch Standardisierungen an. Im Bereich des Werkzeugwesens wurden erste Simulationsstudien mit Hilfe von SIKTAS schon gemacht / 75 /. Es fehlen jetzt Moduln, mit denen Werkzeugflußsysteme einfacher zu beschreiben sind. Die große Menge von Werkzeugen in Fertigungssystemen und die umfangreiche Datenmenge zur Kennzeichnung der Werkzeuge stellen hohe Anforderungen, wenn Werkzeugflußsysteme simuliert werden sollen. Zum einen müssen viele bewegliche Systemkomponenten abgebildet werden (ein einzelnes Werkzeug ist eine bewegliche Systemkomponente) und zum anderen sind die Kennwerte der Werkzeuge zu verwalten. So entsteht der Zwang, Datenbanksysteme mit einem Simulationsmodell zu koppeln, weil Datenbanken zur Verwaltung der Werkzeugdaten geeignet sind.
S. Chmielnicki

11. Zusammenfassung

Zusammenfassung
Zur Planung flexibler Fertigungssysteme sind Simulationssprachen bzw. -programmiersysteme entwickelt worden. Simulationsmodelle können aber nicht nur für die Planung, sondern auch zum Test für Steuerprogramme eingesetzt werden. Für diesen neuartigen Einsatzbereich sind die Prozesse im Modell bis ins Detail abzubilden. Die in einem flexiblen Fertigungssystem ablaufende Prozesse können durch eine Simulationssprache oder ein Simulationsprogrammiersystem nur dann detailliert abgebildet werden, wenn ein individuelles Modell der Prozesse erstellt wird. Weiterhin muß für den praktischen Einsatz eines Simulationsprogrammiersystems oder einer Simulationssprache gefordert werden, daß das Modell leicht zu entwickeln ist und daß Simulationen auf möglichst vielen verschiedenen Rechnern durchgeführt werden können.
S. Chmielnicki

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