Publikationen - Gesamtliste ab 2007 (ohne Abschlussarbeiten)

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Meyer, Torben;
Wirtschaftliche Erstellung von Emulationsmodellen für die virtuelle Inbetriebnahme. - Berlin : Logos-Verl., 2014. - XX, 185 S.. - (AutoUni-Schriftenreihe ; Bd. 53) : Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2014
ISBN 978-3-8325-3574-2

Die industriellen Branchen waren in den letzten Jahren geprägt von einem zunehmenden Wettbewerbsdruck, der seinen Ursprung in der Transformation von einem Verkäufer- zu einem Käufermarkt und der intensivierten Globalisierung hat. Als Maßnahmen wurde branchenübergreifend mit einer Diversifizierung der Produktpalette (u. a. durch eine Erhöhung der Variantenvielfalt) und verkürzten Produktlebenszyklen reagiert. Zur Unterstützung der damit verbundenen erhöhten Anzahl an Produktionsanläufen und Anlageninbetriebnahmen wurde die "Virtuelle Inbetriebnahme" erdacht, welche auch der Reduzierung des Risikofaktors Steuerungssoftware diente. Die Methode Emulation ist ein wichtiger Bestandteil der aufwandsintensiven Modellerstellung für die "Virtuelle Inbetriebnahme". Die Methoden zur wirtschaftlichen Erstellung von Emulationsmodellen setzten an dem Punkt der aufwandsintensiven Modellerstellung an. Im Kontext der Modellgenerierung wird hier neben der Möglichkeit einer datengetriebenen Modellgenerierung aus Planungssystemen der Digitalen Fabrik auch die durchgängige Nutzung des technischen Systems aus existierenden Planungsmodellen diskutiert. Außerdem wird die Transformation eines Simulations- in ein Emulationsmodell vorgestellt und die vollkommende Neumodellierung als Alternative angeboten. Die vorgestellten Möglichkeiten setzten dabei auf einem Rahmenwerk zur Emulation auf, welches neben einer Modellierungsrichtlinie auch einen Vorschlag zum nachhaltigen Aufbau von Emulationsmodellen enthält. Darüber hinaus wird ein Konzept erörtert, wie sich die Anlagensimulation einer VIBN und die Materialflusssimulation integrieren lassen. Die hier vorgestellten Methoden und Konzepte ermöglichen eine wirtschaftlichere Erstellung von Emulationsmodellen durch eine Aufwandsreduzierung. Somit werden finanzielle und zeitliche Hindernisse gegenüber dem verstärkten Einsatz der Emulation reduziert und durch den verbreiteten Einsatz können die Potentiale der Emulation häufiger genutzt werden.



Bergmann, Sören; Stelzer, Sören; Straßburger, Steffen
On the use of artificial neural networks in simulation-based manufacturing control. - In: Journal of simulation, ISSN 1747-7786, Bd. 8 (2014), 1, S. 76-90

The automatic generation of simulation models has been a recurring research topic for several years. In manufacturing industries, it is currently also becoming a topic of high practical relevance. A well-known challenge in most model generation approaches is the correct reproduction of the dynamic behaviour of model elements, for example, buffering or control strategies. This problem is especially relevant in simulation-based manufacturing control. In such scenarios, simulation models need to reflect the current state and behaviour of the real system in a highly accurate way, otherwise its suggested control decisions may be inaccurate or even dangerous towards production goals. This paper introduces a novel methodology for approximating dynamic behaviour using artificial neural networks, rather than trying to determine exact representations. We suggest using neural networks in conjunction with traditional material flow simulation systems whenever a certain decision cannot be made ex ante in the model generation process due to insufficient knowledge about the behaviour of the real system. In such cases the decision is delegated to the neural network, which is connected to the simulation system at runtime. Training of the neural network is performed by observation of the real systems decision and based on the evaluation of data that can be gained through production data acquisition. Our approach has certain advantages compared to other approaches and is especially well suited in the context of on-line simulation and simulation-based operational decision support. We demonstrate the applicability of our methodology using a case study and report on performance results.



http://dx.doi.org/10.1057/jos.2013.6
Bergmann, Sören;
Automatische Generierung adaptiver Modelle zur Simulation von Produktionssystemen. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2013. - Online-Ressource : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2013
Parallel als Druckausg. erschienen

Die Simulation von Produktionsprozessen wird heute in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt. Simulation dient hierbei zur Analyse, dem Design und der Optimierung der Produktions- und Logistikprozesse und dem dabei anfallenden Ressourceneinsatz und kann hierbei sowohl in der Planung, Inbetriebnahme als auch während des operativen Betriebs genutzt werden. Den unbestritten großen Potentialen der Materialflusssimulation in Unternehmen stehen entsprechend hohe Aufwände entgegen. Diese entstehen sowohl bei der Implementierung der Modelle als auch deren Nutzung. Durch schlechte Integration und Standardisierung der Simulation, steigende Anforderungen der Unternehmen bzgl. Genauigkeit, Flexibilität, Anpassbarkeit, Geschwindigkeit, Kosten, Wiederverwendbarkeit, Zyklen und phasenübergreifender Nutzbarkeit usw. werden die Aufwände teils unnötig gesteigert. Ein Ansatz, der seit einigen Jahren immer wieder als ein Lösungsbeitrag für eine bessere Nutzung der Simulation auch gerade in KMU's betrachtet wird, ist die automatische Generierung von Simulationsmodellen. Unter automatischer Modellgenerierung werden verschiedene Ansätze subsumiert, die erlauben Simulationsmodelle oder zumindest Teile von Modellen mittels Algorithmen zu erzeugen. Bisher wurde kein Ansatz veröffentlicht, der für einen breiteren Nutzerkreis und über einen speziellen Teilbereich hinaus gute Ergebnisse liefert.In dieser Arbeit wurde ein umfassendes Rahmenwerk zur Integration bzw. Automatisierung der Simulation entworfen und validiert. Es wurden sowohl organisatorische, methodische als auch prototypisch technische Komponenten betrachtet. In diesem Zusammenhang wird die These vertreten, dass eine breit anwendbare automatische Modellgenerierung allein durch die Nutzung von Standards zum Datenaustausch bzw. zur Konzeptmodellerstellung sinnvoll zu implementieren ist. Konkret wurde der Core Manufacturing Simulation Data (CMSD) Standard genutzt bzw. bildet die Referenzanwendung des Standards die Basis der gesamten Arbeit. Die Unterstützung aller Simulationsphasen, d.h. nicht allein der Modellerstellung sondern auch der Alternativenbildung, Initialisierung, Ergebnisauswertung usw. in allen Komponenten wird durchgehend gewährleistet. Weiterhin wurden konkret Modellgenerierungsmethoden und Verfahren zur Abbildung des dynamischen Verhaltens in Modellen klassifiziert und einzelne Lösungsansätze vorgestellt.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=23106
Meyer, Torben; Straßburger, Steffen
Methoden zur teilautomatischen Generierung von Emulationsmodellen. - In: Simulation in Produktion und Logistik 2013, (2013), S. 741-750

Emulation models as the basis for virtual commissioning of control software and hardware are traditionally built manually and require a high amount of time and effort for building them. This paper addresses this issue by discussing different options for a semi-automatic generation of emulation models. We discuss different scenarios (from automatic emulation model generation to model transformation approaches) to and the associated benefits and requirements. Based on a comparison of the different scenarios, we discuss the economic efficiency and the applicability of all scenarios. Finally we present a prototypical implementation of a method for transforming a simulation model originally used for planning purposes into an emulation model used for virtual commissioning.



Meyer, Torben; Trojahn, Matthias; Straßburger, Steffen
Using crowdsourced geographic information from OpenStreetMap for discrete event simulation of logistic systems. - In: 46th Annual Simulation Symposium (ANSS 2013), ISBN 978-1-62748-030-7, (2013), S. 11-18

This article investigates the usability of crowd sourced geographical information from systems such as OpenStreetMap (OSM) for logistic simulation. Our investigations are motivated by the need to efficiently and quickly build simulation models containing complex infrastructure elements such as streets, rails, waterways, and their junctions. We, therefore, discuss the representation of such data in geographical information systems as well as possible export and import mechanisms. We further suggest transformations of the exported data for facilitating its use for logistics simulation.We finally introduce a prototype based on OSM data of the Volkswagen AG plant in Wolfsburg (Germany) and report some performance results.



Müller-Sommer, Hannes;
Wirtschaftliche Generierung von Belieferungssimulationen unter Verwendung rechnerunterstützter Plausibilisierungsmethoden für die Bewertung der Eingangsdaten. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2013. - Online-Ressource (PDF-Datei: XVIII, 159 Bl., 8,19 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012
Parallel als Druckausg. erschienen

Das Konzept der Digitalen Fabrik bietet die Möglichkeit, ein Planungssystem mit einer einheitlichen Datengrundlage aufzubauen. Dies schafft die Voraussetzungen, um Belieferungssimulationen mit plausibilisierten Eingangsdaten weitestgehend automatisiert generieren zu können. Die Eingangsdaten sind der Schlüssel zum Erfolg. Nur wer in gewachsenen IT-Landschaften mit unzähligen Schnittstellen Transparenz schaffen kann, weiß, woher welche Daten kommen und wie diese erhoben werden, kann damit auch die Qualität der Eingangsdaten - und dadurch auch die Qualität der Simulationsergebnisse beurteilen. Diese Dissertation möchte einen Beitrag leisten, wie diese Eingangsdaten mit unterschiedlichen, unabhängigen Methoden untersucht werden können. Es sollen nicht nur Fragen zur Vollständigkeit der Eingangsdaten beantwortet werden, sondern vielmehr Antworten gegeben werden, ob die Eingangsdaten korrekt sind. Es wird aufgezeigt, wie diese Methoden im Umfeld der Digitalen Fabrik zentral in einem Simulationsgerüst gebündelt werden können, um eine einheitliche Plattform zur Plausibilisierung zu schaffen. Darauf aufbauend können diese plausibilisierten Daten verwendet werden, um eine Belieferungssimulation aufzubauen. Dies spart nicht nur Zeit, sondern kann auch falsche Schlussfolgerungen auf Basis fehlerhafter Eingangsdaten verhindern.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=21668
Meyer, Torben; Straßburger, Steffen
Integrierte virtuelle Inbetriebnahme : erhöhte Skalierbarkeit durch Integration von Materialfluss- und Anlagensimulation. - In: Werkstattstechnik, ISSN 1436-5006, Bd. 103 (2013), 3, S. 177-183

In den vergangenen Jahren hat sich die virtuelle Inbetriebnahme als Methode der "Digitalen Fabrik" zur Verkürzung der realen Inbetriebnahmezeit und zum Softwaretest einzelner Maschinen oder Anlagen etabliert. Eine weitere Methode der Digitalen Fabrik ist die Materialflusssimulation; sie untersucht ganze Fabriken beispielsweise hinsichtlich produktionslogistischer Fragestellungen. An einem Prototyp wurden die Potentiale und Herausforderungen dargestellt, die infolge der Verbindung von Materialflusssimulation und virtueller Inbetriebnahme entstehen.



Bergmann, Sören; Stelzer, Sören; Straßburger, Steffen
A new web based method for distribution of simulation experiments based on the CMSD standard. - In: Proceedings of the 2012 Winter Simulation Conference (WSC), ISBN 978-1-4673-4779-2, (2012), insges. 12 S.

This article introduces a novel methodology for web based distribution of simulation experiments. The approach is related to themes such as web based applications, cloud computing or applications as a service, which have been recurring topics in scientific papers for years. The methodology is based on automatic model generation, initialization, and result analysis under usage of the CMSD standard. All user interactions are performed in web based user interfaces. Of special importance is that different simulations tools can be used in parallel without any additional effort. Furthermore the simulation tool actually used is transparent to the user. The applicability of our methodology is demonstrated for different production scenarios.



http://dx.doi.org/10.1109/WSC.2012.6464985
Bergmann, Sören; Stelzer, Sören; Wüstemann, Sascha; Straßburger, Steffen
Model generation in SLX using CMSD and XML stylesheet transformations. - In: Proceedings of the 2012 Winter Simulation Conference (WSC), ISBN 978-1-4673-4779-2, (2012), insges. 11 S.

This article introduces a novel methodology for automatic simulation model generation. The methodology is based on the usage of XML stylesheet transformations for generating the actual source code of the target simulation system. It is therefore especially well-suited for all language-based simulation systems. The prerequisite for using the methodology is an appropriate representation of the system under investigation in the Core Manufacturing Simulation Data (CSMD) format. The applicability of our methodology is demonstrated for the simulation language SLX as well as for the visualization system Proof Animation.



http://dx.doi.org/10.1109/WSC.2012.6464981
Meyer, Torben; Straßburger, Steffen
Using protocol state machines to support simulation-based emulation projects. - In: Modelling and Simulation 2012, ISBN 978-90-77381-73-1, (2012), S. 234-238

Emulation is used to offer a simulated material flow system for the process of control software development and commissioning. The integration of Manufacturing Execution Systems (MES) with an emulation model is an error prone process and involves multiple stakeholders, including emulation engineers and control engineers. Typically, there is no complete formal description of the interface communication between the MES and the emulation model. This article suggests the use of protocol state machines to firstly formally describe the interface communication and secondly analyze emulation experiments based on the log files of the involved systems. The article further presents a case study and a prototype which have successfully applied the concept of protocol state machines.