Diplom- und Masterarbeiten

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Just, Maximilian;
Simulation von Produktionssystemen unter Einbeziehung von Ressourcenbedarf und Emissionen. - 102 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Kern der Arbeit ist die Berücksichtigung von umweltrelevanten Informationen bei der Simulation von Produktionsanlagen. Dafür ist es notwendig nach erforderlichen Ressourcen- und Emissionsarten zu recherchieren und eine Abgrenzung der Betrachtung vorzunehmen. Die im ersten Teil festgelegten Informationen sind mit der Unterstützung der vom CMSD-Standard bereitgestellten Elemente für die in einem Simulationsmodell vorkommenden Objekte darzustellen. Eine weitere Zielstellung besteht darin, ein Beispielsimulationsmodell für eine industrielle Anlage zu erstellen, welches den Ausstoß an Emissionen und den Bedarf an Ressourcen abbildet. Anfänglich gilt es zu ermitteln, welche Substanzen in diesem Bereich aus Umweltsicht eine Rolle spielen und welche Ressourcen zu berücksichtigen sind. Außerdem sind Datenquellen zu erschließen, mit denen es möglich ist, eine Abschätzung über Verbrauch und Emission zu treffen. Weiterhin gilt es, eine geeignete Systemgrenze für die Betrachtung festzulegen. Die Aufgabenstellung schließt die Anfertigung eines beispielhaften Simulationsmodells ein. Also muss ein fiktives Produktionssystem mit einerseits definierten Verbrauchswerten für z. B. Energie und Wasser, aber andererseits auch mit Richtwerten für den Ausstoß von Schadstoffen und der Abfallproduktion entworfen werden. Der Kern der Arbeit wird die Umsetzung eines solchen Modells im CMSD-Standard sein. Ziel ist es, ein Modell, inklusive der Neuerungen, mit den vorhandenen Klassen zu erstellen. Dafür stellt CMSD bestimmte Klassen bereit, die hierfür zu nutzen bzw. zu kombinieren sind. Dafür sind diese wenn nötig zu erweitern, sodass Simulationsmodelle mit den unterschiedlichen Werten für Ressourcen und Emissionen mit Hilfe von CMSD abbildbar werden. Es sollte künftig möglich sein, aus dem erweitertem CMSD-Modell in automatischer Form ein visuelles Modell, z.B. in Plant Simulation, zu generieren. Für die Zwecke der Automatisierung sind bei der Modellerstellung mit CMSD Vorkehrungen hinsichtlich der Standardnutzung zu treffen, damit durch Erweiterungen keine übermäßige Entfernung zum ursprünglichen Standard entsteht.



Natterer, Michael;
Konzeption eines Kennzahlenkatalogs für Fertigungssysteme im Automotive-Bereich : prototypische Umsetzung und Evaluierung am Beispiel der Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG.. - 208 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Durch den bestehenden Wettbewerbsdruck unterliegen moderne Fertigungssysteme stets dem Anspruch Qualität, Zeit und Kosten zu verbessern. Alle Ansätze diese Verbesserung durchzuführen sind jedoch auf die Existenz von Informationen der Fertigungsschicht angewiesen, die möglichst aufbereitet bestimmte Sachverhalte darstellen. Dementsprechend werden häufig Kennzahlen und Kennzahlensysteme genutzt, um so das Fertigungssystem zu überwachen. Welche Kennzahlen allerdings eingesetzt werden ist je nach Branche, Unternehmen oder sogar Werk unterschiedlich, was zu einer erschwerten Vergleichbarkeit und damit zu Aufwänden führt. Aus diesem Grund wird im Rahmen dieser Arbeit ein Vorschlag für ein Kennzahlensystem für den Automobil-Bereich vorgestellt, welcher sich aus einer Verknüpfung verschiedener Vorschläge aus der Literatur zusammensetzt und nach den Anforderungen der Brose GmbH & Co. KG validiert worden ist. Zur Erhebung der Kennzahlen haben sich mit analytischen Informationssystemen in unterschiedlichster Ausprägung (z.B. Desicion Support Systems) Ansätze entwickelt, welche automatisiert Daten aus verschiedenen heterogenen Quellen verarbeiten und so eine effiziente Befriedigung des Informationsbedarfes gewährleisten sollen. Fraglich bleibt, ob derartige Systeme auch für den Fertigungsbereich einsetzbar sind, da hier mit Informationsbedarfen nahe dem Echtzeitbereich umgegangen werden muss. Zur näheren Betrachtung dieser Frage werden in der vorliegenden Arbeit mehrere Alternativen einer Analyseinfrastruktur ausgearbeitet und bewertet. Dies geschieht im Umfeld der Brose GmbH & Co. KG, welche derzeit die Einführung eines neuen Manufacturing Execution Systems durchführt und dabei auf die Lösung der SAP AG zurückgreift. Dadurch wird die Konzeption einer geeigneten Infrastruktur möglich, die zusätzlich in einer Show-Case-Implementierung erste Hinweise auf die spätere Einsetzbarkeit gibt. Das dritte Themengebiet dieser Arbeit besteht in der Untersuchung der Geeignetheit von Kennzahlen zur Validierung von Simulationsmodellen. Die Sicherstellung der Übereinstimmung von Simulationsmodellen mit dem Realsystem ist (gerade bei automatisiert erstellten Modellen) eine wesentliche Aufgabe zur Erreichung der Ziele des Simulationseinsatzes. Gleichzeitig ist dieser Schritt als ein großer Aufwandsposten anzusehen, der darüber hinaus Expertenwissen benötigt. Untersucht werden soll durch eine prototypische Modellierung und Kennzahlenerhebung einer Brose-Fertigungslinie, ob es praktikabel ist, Kennzahlen in einem Simulationsmodell zu erheben, mit dem Realsystem zu vergleichen und so auf die Übereinstimmung von Modell und Realität zu schlussfolgern.



Hörseljau, Nils;
Integration der Planungsmethodik Wertstromdesign in den Produktentstehungsprozess der Firma Brose. - 74 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Im wettbewerbsintensiven Markt der Automobilzuliefererindustrie wird es immer wichtiger die wertschöpfenden Produktionssysteme kundenorientiert, aber dennoch kostenoptimal auszurichten. Daher wird das wertstromorientierte Planen im Sinne der schlanken Fabrik auch in größeren Familienunternehmen wie der Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG immer wichtiger. In diesem Kontext wird ein Planungsleitfaden mit konkreten Gestaltungsrichtlinien zur Planung von Materialfluss- und Fertigungssteuerung inklusive Roll Out Konzept zur Einführung der Methodik erstellt und es erfolgt eine Festlegung der jeweiligen Zuständigkeiten innerhalb des Unternehmens. Darauf aufbauend wird die Methode in einen bestehenden Konzeptentscheid zur Beurteilung der Konzeption aus Sicht des wertstromorientierten Planens unter Berücksichtigung von Kennzahlen wie Fertigungszeiten, Durchlaufzeiten, Reduzierung der Investitionssummen sowie Fertigungs- und Energiekosten eingebunden und die sich daraus ergebenden positiven Effekte herausgearbeitet. Darüber hinaus erfolgt die Vorbereitung zur Einbindung der Planungsmethodik durch die Abstimmung mit der zentralen Organisationsabteilung zur Integration in den Produktentstehungsprozess und die damit verbundene Ausarbeitung notwendiger Dokumente je Planungsphase.



Hofmann, Eric;
Auswertungsmöglichkeiten von Simulationsexperimenten durch logistische Kennzahlen auf Basis von CMSD-Daten - Konzeption und Implementierung eines Web-Statistik-Monitors für Simulationsstudien basierend auf CMSD als Datenaustauschformat. - 122 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Core Manufacturing Simulation Data (CMSD) ist ein Standard zur Beschreibung und den Austausch eines Simulationsmodells. Diese Arbeit prüft CMSD hinsichtlich einer Eignung, Daten für die Auswertung von Simulationsläufen abzubilden. Dazu werden Grundlagen betreffend der Methode "Simulation" gelegt und Kennzahlen für die Fertigung erarbeitet. Auf dieser Basis werden verschiedene Ansätze für die Abbildung auswertungsrelevanter Daten vorgestellt und bewertet. Einer dieser Ansätze wird ausgewählt und prototypisch implementiert. Dabei wird der Ansatz detailliert und um diverse Funktionalitäten erweitert. Das Ergebnis ist einerseits eine Methodensammlung für das Simulationswerkzeug "Plant Simulation", die es erlaubt auswertungsrelevante Daten gemäß dem CMSD Standard zu speichern und andererseits eine Webanwendung, mit der Dokumente im CMSD-Format eingelesen und die enthaltenen auswertungsrelevanten Daten aufbereitet und visualisiert werden können.



Lenz, Fabian;
Entwicklung einer Toolchain für die Produktionsplanung und -steuerung eines mittelständischen Unternehmens der Halbleiterindustrie. - 114 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Immer kürzere Produktlebenszyklen bei rasant anwachsender Variantenvielfalt setzt eine moderne Fertigung mit schneller Lieferfähigkeit und hoher Flexibilität bei den Industrieunternehmen voraus. Neben einem hochflexiblen Produktionsapparat (flexibles Fertigungssystem) bedarf dies auch einer flexiblen Produktionsplanung und -steuerung. Sie muss auf die Besonderheiten neuer Technologien anpassbar sein und auf die Variationen im Produktionsprozess (Auftrags- oder Terminänderungen) problemlos reagieren können. Ziel dieser Masterarbeit war die Entwicklung eines Planungs- und Steuerungskonzepts für einen ausgewählten Produktionssektor in einem KMU, welches unterschiedliche Planungsziele unterstützt. Das existierende Produktionssystem wurde einführend klassifiziert und beschrieben. Ebenso wurden die sich im Einsatz befindlichen Mechanismen zur Produktionsplanung und -steuerung mit Hilfe des Tools Aixperanto abgebildet (Ist-Stand). Als Leitfaden zur Konzeptentwicklung wurde die Strukturierung von Hackstein gewählt. Für die Bereiche mit den entdeckten Verbesserungspotenzialen wurden verschiedene Konzepte und Verfahren beschrieben (BOA, Engpass-Steuerung, Conwip und Konzepte zur Ablaufplanung). Daraus wurden verschiedene Verfahren ausgewählt, die in das Konzept mit eingeflossen sind. Das entwickelte Konzept, stellt eine Handlungsanleitung zur Nutzung der entwickelten Tools dar, mit der eine Steigerung der Fertigungseffizienz in einem KMU erreicht wurde. Gemessen wurde das Konzept an den Zielgrößen Durchlaufzeit und Termintreue. Im Ausblick werden Anregungen für weitere Entwicklungsmöglichkeiten des Konzepts gegeben.



Häfer, Mathias;
Konzept für die Datenqualifikation zur simulationsbasierten Optimierung der Produktionsplanung und -steuerung eines Kleinen und Mittelständischen Unternehmens auf Basis des CMSD-Information Model. - 97 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Komplexe Technologien, variantenreiche Artikel und ein dynamisches Marktumfeld erfordern intelligente Planung, Steuerung und Optimierung der produktionslogistischen Prozesse eines produzierenden Unternehmens. Ein ERP-System bietet zur Unterstützung der PPS typischerweise nur Standardprozesse. Dabei gehen ERP-Systeme von Vergangenheits- und Ist-Werten aus, die zur Planung und Steuerung von Produktionssystemen genutzt werden können. Durch die Dynamik und Komplexität eines Produktionssystems lassen sich somit nur begrenzte Aussagen über die Optimierung von Produktionszielen treffen. In Hinblick auf Dynamik und Komplexität können simulationsbasierte Lösungen ansetzen, um ERP-Systeme zu ergänzen. Für KMUs sind Simulationen zum heutigen Zeitpunkt noch immer sehr kostspielig und zeitaufwendig. Aus diesem Grund müssen für KMUs Konzepte, Methoden und Werkzeuge gefunden werden, um die Vorteile von Simulationen nutzen zu können. Ein Ansatz ist hier die automatische oder teilautomatische Modellgenerierung. Hierfür wurde der von der Simulation Interoperability Standards Organization bereitgestellte Standard Core Manufacturing Simulation Data (CMSD) entwickelt. Ziel der Masterarbeit war es ein unternehmensspezifisches Konzept auf Basis eines bestehenden CMSD-Modellgenerators zu konzipieren und zu implementieren, welches zur simulationsbasierten Planung und Optimierung anhand spezifizierter Anforderungen entwickelt wurde. Besonderen Wert wurde dabei auf die Modellierungsmöglichkeiten von Produktionssystemen gelegt. Um dann aus den modellierten Prozessen des Unternehmens UST Umweltsensortechnik GmbH eine Middleware zu implementieren, welche die Schnittstelle zwischen ERP-System und Simulationsanwendung darstellte. Der CMSD-Standard bildet dabei Basis für die Schnittstelle. Anhand der erzeugten Simulationsmodelle wurden Simulationsläufe durchgeführt und Ergebnisse ausgewertet.



Schubert, Corina;
Schaffung von Standards zur Abbildung von Lagersystemen in Materialflusssimulationen. - 198 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Die Verwendung von Materialflusssimulationen ist heutzutage bei vielen Unternehmen zum Standard geworden, sie vereinfachen die Planung (im Sinne von Absicherung) und haben eine Reduzierung von Durchlaufzeiten und Beständen zur Folge. Das Ziel der Masterarbeit (Praxisarbeit im Unternehmen Dräxlmaier Group) war die Schaffung eines Standards zur Abbildung von Lagersystemen in Materialflusssimulationen (Plant Simulation). Dies sollte zum einen durch die Erarbeitung einer methodischen Lösung, zum anderen durch Entwicklung und Programmierung einer Softwarelösung geschehen. Dazu wurden zunächst Lagersysteme theoretisch betrachtet und eine Systematik (Überblick) erstellt. Nach Bestandsaufnahme der bei Dräxlmaier verwendeten Lagersysteme konnte ein Konzeptmodell (methodische Lösung) entwickelt werden, was die Anforderungen an den Standard beschreibt. Der Vergleich verschiedener Modellierungsnotationen führte zur Auswahl einer Ereignisgesteuerten Prozesskette (EPK) als geeignete Modellierungsform. Mittels dieser grafischen Darstellung sowie verbaler Erklärung wurde die Implementierung in Plant Simulation dokumentiert. Den Abschluss der Schaffung eines Standards bildeten Verifizierung und Validierung. Dabei konnte durch Gestaltung verschiedener Szenarien, Reflexion auf reale Modelle und Auflistung von Anhaltspunkten bzgl. der angestrebten Standardisierung gezeigt werden, dass der entstandene Lagerbaustein (Softwarelösung) zur Abbildung von Lagersystemen geeignet ist. Er dient der Planungsunterstützung z. B. bei der Dimensionierung von Lagern und hat eine Aufwandsreduzierung bei der Erstellung von Simulationsmodellen zur Folge. Eine Eignung für Nachnutzung ist durch Eigenschaften wie Parametrisierbarkeit (User-Interfaces), Programmierbarkeit (Kommentierung der Methoden, grafische Darstellung durch EPKs) und Modularisierung (Verschachtelung, Netzwerke) gegeben. Zu Beginn der Arbeit definierte Zielsetzungen (Zielsystem der Produktion aus der VDI Richtlinie 3633) sind mit dem Lagerbaustein vereinbar.



Bambl, Stefan;
Neuronale Netze zur Approximation von Steuerstrategien in Simulationsmodellen der Produktion. - 105 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

Ziel dieser Masterarbeit war eine Untersuchung, in welchem Umfang eine Annäherung von dynamischem Verhalten in Simulationsmodellen der Produktion mit Hilfe von künstlichen neuronalen Netzen (KNN) möglich ist. Zu diesem Zweck wurden nach der Einleitung (Kapitel 1) im Kapitel 2 die theoretischen Grundlagen zu den KNN besonders herausgearbeitet. Im dritten Kapitel wurde kurz auf die Grundlagen der Simulation eingegangen. Das vierte Kapitel beschäftigt sich mit der Produktionsplanung und -steuerung, im Detail mit den Bereichen Belastungs- und Reihenfolgeplanung. - Der praktische Teil der Arbeit befasst sich mit der Durchführung von Experimenten in Matlab® und Plant Simulation. Dieser Teil der Arbeit gliedert sich in drei Kapitel. Im einleitenden fünften Kapitel wurden der allgemeine Versuchsaufbau und die -durchführung näher beleuchtet. Um eine Aussage über die optimale Konfiguration des KNN, hier speziell Multilayer Perzeptron (MLP), treffen zu können, wurden Vorversuche zu diesem Thema in Matlab® durchgeführt und die Ergebnisse in einem Fazit zusammengefasst (Kapitel 6). Im siebten Kapitel wurden zu ausgewählten Prioritätsregeln Versuche in Plant Simulation durchgeführt. Dafür wurden zwei Modelle aufgebaut, einmal mit und einmal ohne KNN-Anbindung. Zur Auswertung der Güte der Annäherung durch das KNN wurde ein Kennzahlenvergleich herangezogen. Im abschließenden Kapitel 8 wurde in einem Resümee die Arbeit zusammengefasst und ein Ausblick auf mögliche Erweiterungsmöglichkeiten gegeben.



Reimann, Christopher;
Digitale Absicherung flexibler Bauteile im Kontext der Produktionsvorbereitung. - 101 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

Zielstellung der Arbeit ist die Untersuchung von Möglichkeiten zur digitalen Absicherung flexibler Bauteile im Kontext der Produktionsvorbereitung. Dabei wird das Ziel verfolgt, einen Workflow zur Absicherung flexibler Bauteile zu etablieren. Des Weiteren werden entsprechende Werkzeuge zur Simulation flexibler Bauteile auf ihre Möglichkeiten geprüft. Die Arbeit gliedert sich in fünf Teile. Im ersten Teil werden die theoretischen Grundlagen dargestellt. Hierbei werden grundlegende Begrifflichkeiten, wie der Produktentstehungsprozess, die Digitale Fabrik und die Montageplanung erläutert. Anschließend werden die Grundlagen und Anforderungen der digitalen Absicherung flexibler Bauteile dargestellt. Es werden verschiedene Modellierungsansätze zur Simulation flexibler Bauteile vorgestellt. Aufbauend darauf werden die zwei Werkzeuge IDO:Flexible und IPS Cable Simulation, die zur Simulation flexibler Bauteile verwendet werden, dargestellt. Der zweite Teil der Arbeit untersucht die Systemlandschaft der Daimler AG im Bezug auf die digitale Absicherung flexibler Bauteile. Im dritten Teil wird ein zukünftiger Workflow zur digitalen Produktionsabsicherung unter Berücksichtigung der Absicherung flexibler Bauteile erarbeitet. Der vorgeschlagene Workflow wird anhand von Use Cases evaluiert. Im vierten Teil der Arbeit werden die beiden Absicherungswerkzeuge anhand von vorher definierten Kriterien bewertet. Die Bewertung unterteilt sich in die Sichten: ITSicht, Anwendersicht und Absicherungssicht. Darauf aufbauend werden Entwicklungsbedarfe für das Werkzeug IPS Cable Simulation dokumentiert und ein spezifischer Workflow zur Verwendung von IPS Cable Simulation dargestellt. Im Ausblick der Arbeit wird eine abschließende Betrachtung und Handlungsempfehlung für ein zukünftiges Vorgehen erläutert.



Klee, Andreas;
Kopplung eines Fuzzy Expertensystems mit dem Simulationstool Plant Simulation zum wissensbasierten Scheduling von Fertigungssystemen. - 154 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2011

Das Scheduling in Produktionssystemen ist ein aufwendiger Prozess. Der Aufwand zur Erstellung eines Ablaufplans ist von dem zugrunde liegenden Scheduling-Problem abhängig. Eine Optimierung aller für ein Unternehmen wichtigen Ziele in der Produktionsplanung ist aufgrund des "Dilemmas der Ablaufplanung" nicht möglich. Mit Heuristiken lassen sich gute Ergebnisse für einzelne Ziele ermitteln. Durch den Einsatz von Softcomputing Methoden wird versucht bessere Ergebnisse zu erzielen. - Diese Arbeit erläutert zunächst das Konzept der Fuzzy-Theorie, die ein Hauptbestandteil des Softcomputing ist und wissensbasierte Systeme. Darauf aufbauend werden verschiedene wissensbasierte Systeme untersucht sowie Konzepte entwickelt, um die Nachteile einzelner Systeme auszugleichen. Anschließend erfolgt die Analyse und Implementierung einer Schnittstelle zu Kopplung an das Simulationstool Plant Simulation. - Ein wesentliches Ziel dieser Arbeit ist es, einen Prototypen zu entwickeln, der diese Konzepte als Funktionen implementiert. Dabei handelt es sich um die Entwicklung einer Software in die eine Expertensystem-Shell integriert und durch genetische Algorithmen erweitert wird. Dort soll die Möglichkeit geschaffen werden, Regeln für eine Wissensbasis zu generieren und diese mit Hilfe von Simulationsläufen anzupassen. - Zum Testen der Funktionalität erfolgt die Anbindung an ein Modell in Plant Simulation und der Vergleich mit bewährten Heuristiken.