State of the Art : Industrielle Bildverarbeitung und deren Potentiale zur Simulationsdatenerzeugung. - 88 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Diese Arbeit zeigt den aktuellen Stand der Forschung im komplexen Bereich der industriellen Bildverarbeitung auf und untersucht dabei, inwieweit die Gewinnung von Eingabedaten für die Simulation im Bereich der Logistik und Produktionssysteme möglich ist. Dafür werden aktuelle Methoden und/oder Ansätze der industriellen Bildverarbeitung betrachtet, die helfen können, geeignete Eingabedaten für Simulationsmodelle zu erzeugen. Nach einer Erläuterung grundlegender Erkenntnisse der industriellen Bildverarbeitung und der Simulation von Produktionssystemen, folgt die ausführliche Auseinandersetzung mit den gewählten Ansätzen durch Beispiele und Anwendungsszenarien. Die Methode der konzentrischen Kreise und die bibliographische Methode wurden als Suchstrategien zur Literaturrecherche dieser Arbeit eingesetzt. Die konzeptzentrierte Strukturierung von Webster und Watson wurde zur Analyse und Bewertung der ausgewählten methodischen Ansätze angewendet. Dabei wurde festgestellt, dass sich die meisten aktuellen Ansätze auf Bildsegmentierung und Objekterkennung konzentrieren, dass die Parallelisierung und Echtzeit-Verarbeitung eine wichtige Rolle in Bildverarbeitungsprozessen bei derAuswahl geeigneter Hardware spielt. Desweiteren sind die am häufigsten angewendeten Werkzeuge in Bildverarbeitungsaufgaben zur Erzeugung von 3D-Modellen nicht nur Laserscanner, die OpenCV-Bibliothek und das Kinect-Gerät sind, sondern auch die Entwicklung eigener Software. Obwohl ein umfangreiches Wissen aus vielen Bereichen der Informatik zur Implementierung von modernen Bildverarbeitungsalgorithmen notwendig ist und die Software-Werkzeuge derzeit nur in geringem Maße vorhanden sind, besteht trotzdem die Möglichkeit, Methoden der industriellen Bildverarbeitung zur Generierung von technische Daten als Eingabedaten, z.B. für die Simulation einer Fabriklayoutanpassung, für eine Ergonomiesimulation oder sogar als ergänzende Datenquelle für die Materialflusssimulation einzusetzen.
Klassifizierung und Analyse aktueller JavaScript-Frameworks. - 88 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Ziel dieser Arbeit ist es, zunächst einen Überblick über die theoretischen Grundlagen zu schaffen, wozu die Klärung und Einordnung der Begrifflichkeiten sowie die Erarbeitung von technischen Grundlagen gehören. Danach werden Eigenschaften und Besonderheiten von JavaScript-Frameworks identifiziert und daraus ein Klassifizierungsansatz abgeleitet. Anschließend werden aktuelle JavaScript-Frameworks hinsichtlich der Zielstellung, Funktionsumfänge und technischen Merkmale untersucht und dem zuvor erarbeiteten Klassifizierungsansatz zugeordnet. Mit Hilfe des daraus entstehenden Katalogs soll die Identifizierung von geeigneten Frameworks für ein Vorhaben, anhand spezifizierter Eigenschaften, ermöglicht und erleichtert werden. Um einen methodischen Vorgang zu gewährleisten, wurde für die Erarbeitung des Kriterienkatalogs das Framework zur Bewertung und Auswahl von Software von Jadhav und Sonar genutzt. Das Ergebnis ist ein Kriterienkatalog zur Bewertung von JavaScript-Frameworks mit 55 Kriterien, welche den Kategorien funktionelle, technische, qualitative und anbieterbezogene Kriterien sowie Kriterien zu Kosten und Nutzen zugeordnet wurden. Darüber hinaus wurden 11 Frameworks beziehungsweise Bibliotheken nach dem Kriterienkatalog untersucht und bewertet.
Ein Vorgehensmodell zur simulationsbasierten Anlagenoptimierung in der Fließfertigung. - 109 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Der fortwährende Wandel im Wirtschaftsleben und die daraus resultierende Wettbewerbssituation erfordern in Zukunft umfassende Effizienz- und Effektivitätssteigerungen in allen Unternehmen. Dabei ist insbesondere im Bereich der Anlagenoptimierung die Beurteilung von Optimierungsmaßnahmen hinsichtlich ihrer Wirkungen im Vorfeld häufig nicht möglich. Eine Strategie zur Lösung dieser Problemstellung besteht in der Kopplung einer simulationsbasierten Optimierung mit einer Was-wäre-wenn-Analyse. Dadurch ist es möglich, die Auswirkungen von Optimierungsmaßnahmen zu beschreiben und zugleich den Entscheidungsträger bei einer entsprechenden Auswahl zu unterstützen. Hierfür wird in der vorliegenden Arbeit ein Vorgehensmodell entwickelt. Zentrales Element dieses Konzepts ist ein Framework, welches alle notwendigen Funktionen zur Abbildung der Datenintegration, Datenanalyse, Modellerstellung und Optimierung enthält. Als Grundlage für die Modellgenerierung dient ein Konzeptmodell einer Fließfertigung, dass einerseits alle relevanten Einflussgrößen berücksichtigt und andererseits allgemein genug ist, um auf beliebige Fließfertigungsstrukturen adaptiert werden zu können. Für die Bewertung der Optimierungsvarianten werden dem Entscheidungsträger verschiedene Zielfunktionen bereitgestellt. Die Implementierung aller Komponenten erfolgt mit Hilfe der Software MATLAB/Simulink. Anhand eines realen Praxisbeispiels wird die dargestellte Vorgehensweise überprüft sowie deren Funktionsfähigkeit nachgewiesen. Im Vergleich zur klassischen Optimierungsstrategie gemäß dem "Versuch und Irrtum-Prinzip" können hierbei verschiedene Maßnahmen auf Basis unterschiedlicher Zielstellungen einander gegenübergestellt werden. Somit ist eine schnelle, einfache und damit zugleich effiziente Überprüfung der Auswirkungen von Optimierungsmaßnahmen möglich.
Konzeption für selbst-adaptierende Simulationsmodelle. - 98 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Im Zuge der Globalisierung und des damit ansteigenden Wettbewerbsdrucks streben Unternehmen stets eine effiziente und moderne Produktion an. Hierbei ist der Einsatz von rechnergestützten Systemen aufgrund der steigenden Komplexität der nicht mehr wegzudenken. In diesem Zusammen ist die Bedeutung der Anwendung von Simulationsmodellen in Bezug auf Analysen komplexer System hinsichtlich spezifischer Fragestellungen stetig gestiegen. Zudem werden Simulationsmodelle immer häufiger zur Entscheidungsunterstützung eingesetzt. Produktionsplanungs- und Steuerungsstrategien werden auf Basis der Analysen und Prognosen bezüglich der betrachteten Systeme entwickelt. In Verbindung mit sich schnell ändernden Systemen steigt zunehmend der Betreuungsaufwand und damit verbunden die Anforderungen an Simulationsmodelle. Unter dem Gedanken der Effizienzsteigerung werden in diesem Zusammenhang Untersuchungen auf dem Gebiet von automatisierten Simulationsmodellen durchgeführt. Ein in diesem Kontext bedeutendes Themengebiet befasst sich mit der Entwicklung von selbst-adaptierende Simulationsmodelle. Im Rahmen dieser Thesis sollen deshalb grundlegende Erkenntnisse über Gestaltungsmöglichkeiten der Architektur von selbst-adaptierenden Simulationsmodellen gewonnen werden. Neben einer allgemeinen einführenden Betrachtung der Adaptionstheorie im Simulationskontext, werden primär Fragestellungen hinsichtlich der Detektion des Adaptionsbedarfes, der verschiedenen Adaptionsmechanismen und der Validierung und Verifizierung der Adaptionsmodelle thematisiert und diskutiert. Weiterführend werden allgemeine Anforderungen und Zusammenhänge zwischen den Prozessschritten der Adaption aufgezeigt. Auf der Grundlage der theoretischen Auseinandersetzungen mit den thematisierten Problemstellungen wird anschließend ein entwickeltes Konzept der Adaption auf Basis von Prognosen vorgestellt. Weiterführend wird eine prototypische Implementierung dieses Konzepts auf der Grundlage von empirischen Untersuchungen näher betrachtet und diskutiert. Die Untersuchungsergebnisse in Bezug auf das zugrunde gelegte Praxisbeispiel zeigen zunächst, dass Abhängigkeiten zwischen den einzelnen vorgestellten Mechanismen existieren und die Architektur des Adaptionssystems unter entsprechender Beachtung der verschiedenen Anforderungen entwickelt werden muss. Weiterhin wird die Erkenntnis gewonnen, dass aufgrund der Ungewissheit über zukünftige Entwicklungen die Notwendigkeit der Betrachtung von mehr als einem Modellierungsverfahren zur Wahrung der Funktionalität besteht. Zusätzlich wird diese Notwendigkeit aufgrund der unterschiedlichen Verhaltensfunktionen der betrachteten Systemkomponenten begründet. Zusammenfassend bilden die im Rahmen dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse eine Grundlage für weitere Untersuchungen, welche abschließend in Ausblick gestellt werden.
Vergleich der Prognoseeigenschaften von APS- und Simulationssoftware. - 55 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Die Begriffe APS und Simulation werden, im Bereich der Produktionsplanung und -steuerung, in einem engen Zusammenhang verwendet. Dabei entsteht eine Verwirrung bei der Benutzung dieser Begriffe. In dieser Arbeit wird der Unterschied zwischen den Berechnungen, die in APS-Software durchgeführt werden und Simulationen aufgezeigt. Dabei baut diese Arbeit auf eine literarische Analyse dieser Begriffe auf, mit besonderer Betrachtung der Prognose- und Berechnungsverfahren. In Zusammenarbeit mit der IPOL GmbH wurden die Unterschiede zwischen APS und Simulation anhand einer realen Fallstudie untersucht. In dieser Fallstudie wurde die Produktion eines mittelständischen Unternehmens in je eine APS- und Simulationssoftware abgebildet und Vergleichsstudien durchgeführt. Durch die Beschränkung in APS-Software auf rein deterministische Simulationen wird die charakteristische Eigenschaft von Simulationen, die Berücksichtigung von Zufälligkeiten, außen vor gelassen. Die Berechnungen mit Mittelwerten, wie sie in APS-Software durchgeführt werden, erzeugen ein weniger realistische Bild der realen Produktion, wie mit einer Simulationssoftware möglich ist. In der Fallstudie wurden diese typischen Unterschiede zwischen deterministischen Berechnungen in APS-Systemen und stochastischen Simulationen aufgezeigt. Die Begriffe APS und Simulation werden, im Bereich der Produktionsplanung und -steuerung, in einem engen Zusammenhang verwendet. Dabei entsteht eine Verwirrung bei der Benutzung dieser Begriffe. In dieser Arbeit wird der Unterschied zwischen den Berechnungen, die in APS-Software durchgeführt werden und Simulationen aufgezeigt. Dabei baut diese Arbeit auf eine literarische Analyse dieser Begriffe auf, mit besonderer Betrachtung der Prognose- und Berechnungsverfahren. In Zusammenarbeit mit der IPOL GmbH wurden die Unterschiede zwischen APS und Simulation anhand einer realen Fallstudie untersucht.
Prinzipien zur Konfiguration komplexer Industrieprodukte. - 103 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Vertriebliche Produktkonfiguratoren dienen im Handel komplexer Produkte als zentrales Instrument zur Interaktion zwischen verschiedenen Teilnehmern eines Wirtschaftsmarktes. Das Potential solcher Systeme besteht zum einen in der Bedürfnisbefriedigung der Kunden durch die Konfiguration eines Produktes nach den individuellen Ansprüchen. Zum anderen streben die Unternehmen durch den Einsatz von Produktkonfiguratoren nach Gewinnmaximierung und Absatzsteigerung in Bezug auf den Verkauf eigener Produkte. Die angebotenen Produkte weisen oft eine hohe Variantenvielfalt sowie starke Abhängigkeiten der Produktkomponenten untereinander auf. Die Beherrschung der dadurch entstehenden Produktkomplexität ist für die Produktkonfiguration ein entscheidender Aspekt. Aus diesem Grund liegt der Fokus dieser Arbeit auf einer Klassifizierung, welche alle möglichen Abhängigkeiten und Beziehungen innerhalb der Produktlogik dieser Produkte betrachtet und unterschiedlichen Konfigurationsprinzipien zuordnet. Hierzu werden in einem ersten Schritt die erforderlichen Grundlagen aufbereitet und vermittelt. In einem zweiten Schritt erfolgt eine grundlegende Klassifikation von Konfigurationssystemen sowie der Datensemantik. Darauf aufbauend erfolgt die Klassifikation der Konfigurationsprinzipien. Hierzu werden die Klassifikationskriterien vorgestellt und in zwei Hauptkategorien unterschieden. Zudem werden verschiedene Abbildungsmöglichkeiten für die Konfigurationsprinzipien vorgestellt und an einem durchgängigen Beispiel erklärt. Im Anschluss werden die vorgestellten Konfigurationsprinzipien sowie deren Abbildungsmöglichkeiten bewertet und eingeordnet. Zum Abschluss der vorliegenden Arbeit werden einige Aspekte zur Anwendung von Produktkonfiguratoren sowie Anwendungsbeispiele betrachtet.
Einsatzszenarien simulationsbasierter Optimierung. - 75 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Für Unternehmen ist es heute wichtig, im nationalen und internationalen Wettbewerb zu bestehen. Dazu müssen sie sich bei niedrigen Produktionskosten flexibel an die Kundenwünsche anpassen können. Durch die Vielschichtigkeit der Produktionssysteme und den damit verbundenen dynamischen Einflussgrößen ist dies nicht einfach zu realisieren. Die Produktionsplaner benötigen deshalb zur Bewertung und Gestaltung der Faktoren ein Werkzeug, welches auch deren Dynamik berücksichtigt. Die simulationsbasierte Optimierung wird daher in Forschung und Praxis immer interessanter. In dieser Masterarbeit wird ein State-of-the-Art der simulationsbasierten Optimierung gegeben. Dazu werden zunächst die theoretischen Grundlagen untersucht. Anschließend werden die vorherrschenden Optimierungsmethoden betrachtet. Zudem erfolgt eine Analyse von Publikationen hinsichtlich der Optimierungsmethoden, der Problemklassen, den Zielgrößen und dem Umgang mit stochastischen Einflüssen. Im letzten Teil der Arbeit wird in Plant Simulation ein Produktionssystem, das durch Kanban gesteuert wird, modelliert. Das Ziel der angewandten simulationsbasierten Optimierung ist die Bestimmung der Kapazitäten der Kanban-Puffer. Dazu wird zum einen der in Plant Simulation integrierte genetische Algorithmus genutzt und zum anderen ein Simulated Annealing Algorithmus.
Materialflusssimulation als Hilfsmittel zur Analyse und Planung von Routenzügen für die innerbetriebliche Materialbereitstellung. - 125 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Die langfristigen Ziele der Linde Material Handling GmbH sind die weltweite Markposition weiter auszubauen und die Position als Marktführer in Europa aufrecht zu erhalten. Eine der wesentlichen Voraussetzungen zur Erreichung dieser Ziele ist die Generierung von Wettbewerbsvorteilen gegenüber Konkurrenzunternehmen. Die Grundlage hierfür bildet die Steigerung der Kundenzufriedenheit und Kundenattraktivität. Um die stetig steigenden Kundenanforderungen zu erfüllen, strebt die Linde Material Handling GmbH in allen Unternehmensbereichen ständig nach Verbesserungen. Daraus resultierend steht mittelfristig unter anderem die Steigerung der Produktionskapazität und Liefertreue im Fokus des Unternehmens. Eine der grundlegenden Voraussetzungen zur Erreichung dieser Ziele ist die Steigerung der innerbetrieblichen Logistikleistungen. Daraus folgend ist das System des Routenzugs zur innerbetrieblichen Materialbereitstellung, zwischen der Rahmenfertigung und der Montage der Flurförderfahrzeuge, der Gegenstand der vorliegenden Arbeit. Die Zielsetzungen der Arbeit sind die Aufnahme der Struktur und Steigerung der Prozesstransparenz des Routenzugsystems sowie die Erarbeitung eines Konzepts zur Reduzierung der Auslastung, Bestände und Durchlaufzeiten sowie Steigerung der Termintreue des Routenzugsystems. Ausgehend von der ersten Zielsetzung werden zunächst die theoretischen Grundlagen der Materialflusssimulation erarbeitet und anschließend das System des Routenzugs analysiert. Die Analyse des Systems erfolgt dabei mittels der Durchführung einer Simulationsstudie. Zur Erfüllung der zweiten Zielsetzung wird auf der Grundlage der Simulationsergebnisse der Systemanalyse ein zentrales Leitsystem zur Steuerung des Routenzugs entworfen und mittels einer weiteren Simulationsstudie bewertet.
Interoperabilität von Simulationsmodellen im Kontext der Supply Chain Simulation - Potentiale des CMSD Standards als Datenaustauschformat der verteilten Supply Chain Simulation. - 75 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Simulationstechnik ist eine im Produktions- und Logistikbereich verbreitet eingesetzte Technologie. Für die Simulation von sehr großen und komplizierten Systemen wie eine Supply Chain hat die klassische Simulationstechnik mit einem monolithischen Modell die Grenzen getroffen. Zum Zweck der Reduzierung der Rechenzeit und Erleichterung der Modellbildung wir die verteilte Simulation für großes System eingesetzt. Um die Aufwände bei der Modellerstellung jedes Teilmodells zu senken, ist es sinnvoll, die Interoperabilität zwischen den Modellen zu erhöhen. Zu beachten ist, dass es im Kontext der Supply Chain Simulation meistens nur der Interoperabilitätsfall "Entity Tansfer" zu berücksichtigen ist. Dieses ermöglicht bei der Simulation, auf die Synchronisation zu verzichten. In dieser Arbeit wurde ein sequentieller Ansatz untersucht, unter dem die Teilmodelle getrennt ablaufen können und nur durch Datenaustausch gekoppelt. Zusätzlich wurde die Eignung des Core Manufacturing Simulation Daten (CMSD) Standard als Datenaustauschformat diskutiert und schließlich ein Prototyp realisiert.
Untersuchung optimistischer Synchronisationsverfahren in der verteilten Simulation mit SLX und HLA. - 87 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Diese Masterarbeit befasst sich mit der Untersuchung optimistischer Synchronisationsverfahren. Hierzu werden zunächst bekannte Theorien und Algorithmen des konservativen, sowie des optimistischen Ansatzes vorgestellt. Anschließend erfolgt eine Anforderungsanalyse für die Implementierung eines optimistischen Synchronisationsansatzes in einem Commercial Off-The-Shelf Simulation Package (CSP). Als CSP wurde für diese Arbeit die Simulationssoftware "SLX" gewählt unter Anbindung einer zuvor nach Straßburger implementierten SLX-HLA-Schnittstelle. Die Arbeit befasst sich daraufhin mit der Konzeption eines Rollback-Managers für die Implementierung eines optimistischen Ansatzes. Dabei werden zudem Änderungen der SLX-HLA-Schnittstelle dokumentiert. Das konservative und optimistische Verfahren werden abschließend durch Experimente an einem einheitlichen Referenzmodell miteinander verglichen.