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This thesis deals with the redesign of manufacturing systems by simulation and optimization. Material flow simulation is a common tool for solving problems in system design. Limitations are the high requirements in time and knowledge to execute simulation studies, evaluate results and solve design problems. New chances arrives with the technologies of industry 4.0 and the digital shadow, providing data for simulation. However, the methods to use production data for the redesign of production systems are not available yet. Purpose of this work is providing the methods to automate simulation from digital shadow, use simulation to optimize and solve problems in system design. Two case studies are used to support the action research approach of this work. The result of this work is a framework for the application of the digital shadow in optimization and problem-solving.
Material flow simulation is a core technology of Industry 4.0. It can analyze and improve large-scale production systems through experimentation with digital simulation models. However, modeling in discrete event simulation is considered as an effortful and time-consuming activity and challenges especially small and medium-sized enterprises. Systematic experiments and what-if-analysis require a large number of models. Modeling and simulation becomes a repetitive activity and the ability to model and simulate instantly becomes crucial for industry, 4.0. However, model generation typically uses specific methods to build models with individual properties for specific physical systems. A general literature review cannot sufficiently describe the current state of model generation. This study aims to provide an analysis of model generation based on the modeling strategy, modeling view, and production system type, as well as model properties and limitations.
Das Zeitalter der Digitalisierung ist geprägt durch einen erhöhten Wettbewerb. Eine Chance, bei steigendem Wettbewerb erfolgreich zu bestehen, liegt daher nur in der durchgängigen Digitalisierung von Produktionsunternehmen. Dieser Beitrag stellt eine dreistufige generische Unternehmensmodellplattform Industrie 4.0 vor, die die Durchgängigkeit von Prozessen vom Kunden bis zum Lieferanten auf allen Unternehmensebenen in den Mittelpunkt stellt. Die Schritte zur Bewertung und Gestaltung des Fortschritts auf dem Weg zum digitalisierten Produktionsunternehmen werden aufgezeigt.
Die Optimierung der Auftragsterminierung und Einsteuerungsreihenfolge hat großen Einfluss auf die Produktivität von Fertigungssystemen. Genetische Algorithmen und Simulation sind verbreitete Werkzeuge zur Optimierung. Dieser Beitrag beschreibt einen neuen Ansatz zur Optimierung durch einen genetischen Algorithmus und der Simulation in dynamischen Modellen. Eine illustrative Fallstudie validiert den Ansatz und zeigt das Potenzial zur ganzheitlichen Verbesserung von Fertigungssystemen auf.