Evaluierung ereignisdiskreter Steuerungen mittels einer Benchmark-Auftragsreihenfolge am Beispiel einer Flaschenabfüllanlage

Research Paper (undergraduate) , 2005 , 89 Pages , Grade: 1,3

Business economics - Supply, Production, Logistics

Nach wie vor gibt es in der Fertigung einen ungebrochenen Trend in Richtung Automatisierung und der damit verbundenen Verringerung der Durchlaufzeiten.
Seit einiger Zeit gewinnen insbesondere verifiziert korrekte Steuerungen im industriellen Umfeld zunehmend an Bedeutung. Ein großer Vorteil dieser Steuerungen ist unter anderem die erhöhte Sicherheit. Weiterhin ist es möglich, zahlreiche Schritte beim verifizierten Steuerungsentwurf zu automatisieren und so die Möglichkeit menschlicher
Fehler zu reduzieren. Es wird gehofft, mit diesen Ansätzen auch komplexe Systeme nachweisbar sicher kontrollieren zu können, denn Ausfälle oder Fehlfunktionen verursachen hohe Kosten.
Auf der in dieser Arbeit als Testbett verwendeten Flaschenabfüllanlage sind zwei dieser verifiziert korrekten Steuerungsentwürfe implementiert.

Inhaltsverzeichnis

• 1 Einleitung
  • 1.1 Ziele der Arbeit
  • 1.2 Gliederung
  • 1.3 Umfeld und Kontext
• 2 Grundlagen
  • 2.1 Ereignisdiskrete Systeme (DES)
    • 2.1.1 Aufbau eines Systems
    • 2.1.2 Eigenschaften ereignisdiskreter Systeme
    • 2.1.3 Zeitgesteuerte und ereignisgesteuerte Systeme
  • 2.2 Supervisor-Steuerungen
    • 2.2.1 Allgemeine Grundlagen
    • 2.2.2 Monolithischer Ansatz bei totaler Beobachtbarkeit
    • 2.2.3 Monolithischer Ansatz bei teilweiser Beobachtbarkeit
    • 2.2.4 Modularer, struktureller Ansatz
    • 2.2.5 Dezentraler, struktureller Ansatz
  • 2.3 Hierarchisch Interface-basierter (HISC)-Ansatz
  • 2.4 Visualisierung betrieblicher Rückmeldedaten
    • 2.4.1 Durchlaufzeit
    • 2.4.2 Auslastung
    • 2.4.3 Gantt-Charts
    • 2.4.4 Histogramme
    • 2.4.5 Durchlaufdiagramme
  • 2.5 Komplexitätstheorie
    • 2.5.1 O-Notation
    • 2.5.2 Komplexitätsklassen
  • 2.6 Planungsstrategien
  • 2.7 Ebenen der Fertigung
• 3 Anwendungsanalyse
  • 3.1 Die Flaschenabfüll-Anlage
  • 3.2 Produkt-, Prozessbeschreibung
  • 3.3 Strukturen und Ebenen der Flaschenabfüllanlage
  • 3.4 Beschreibung der Komponenten
    • 3.4.1 Füllstationen
    • 3.4.2 Verdeckelungsstation
    • 3.4.3 Lagerstation
    • 3.4.4 Transportsystem
  • 3.5 Implementierte Steuerungsansätze: HISC-1, HISC-2, Industrie
    • 3.5.1 Die HISC-Steuerungen
    • 3.5.2 Die Industrie-Steuerung
• 4 Die Benchmark- Auftragsreihenfolge
  • 4.1 Definition und Zielsetzungen
  • 4.2 Optimierung der Auftragsreihenfolge
    • 4.2.1 Der Johnson-Algorithmus
    • 4.2.2 Zwei-Stufen Scheduling Problem mit parallelen Maschinen
    • 4.2.3 Anwendung der Algorithmen auf die Flaschenabfüllanlage
    • 4.2.4 Reine Produkte
    • 4.2.5 Vergleich von Auftragsreihenfolgen reiner Produkte
    • 4.2.6 Mischprodukte
    • 4.2.7 Mischprodukte und reine Produkte
    • 4.2.8 Benchmark-Auftragsreihenfolge
  • 4.3 Betriebsdatenerfassung
    • 4.3.1 Sensorik
    • 4.3.2 Betriebsdatenmanagement und Auftragsverwaltung
    • 4.3.3 Transformation zu Visualisierungstools
• 5 Evaluierung
  • 5.1 Datenauswertung
    • 5.1.1 Gesamt Durchlaufzeiten
    • 5.1.2 Durchlaufzeiten im Detail
  • 5.2 Evaluierung anhand von Durchlaufdiagrammen
  • 5.3 Evaluierung anhand von Gantt-Charts
  • 5.4 Evaluierung anhand von Histogrammen
  • 5.5 Unsicherheitsbetrachtung
• 6 Zusammenfassung und Ausblick
  • 6.1 Zusammenfassung
  • 6.2 Ausblick

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Arbeit befasst sich mit der Evaluierung ereignisdiskreter Steuerungen in einer Flaschenabfüllanlage. Das Hauptziel ist die Bestimmung einer optimalen Benchmark-Auftragsreihenfolge, die auf Basis von Planungsstrategien und anlagenspezifischen Gegebenheiten definiert wird. Darüber hinaus werden verschiedene Steuerungsansätze miteinander verglichen, um ihre Effizienz und Performance in der Produktion zu bewerten.

• Optimierung der Auftragsreihenfolge in einer Flaschenabfüllanlage
• Vergleich verschiedener Steuerungsansätze für ereignisdiskrete Systeme
• Anwendung von Planungsstrategien und Algorithmen zur Optimierung der Produktionsabläufe
• Analyse und Interpretation von betrieblichen Rückmeldedaten
• Bewertung der Performance verschiedener Steuerungsansätze anhand von Produktionsdaten

Zusammenfassung der Kapitel

Kapitel 1 führt in die Thematik der Arbeit ein und erläutert die Ziele und die Gliederung. Kapitel 2 stellt die Grundlagen ereignisdiskreter Systeme, verschiedener Steuerungsansätze und Visualisierungsmöglichkeiten vor. Kapitel 3 beschreibt die Flaschenabfüllanlage sowie die implementierten Steuerungsansätze im Detail. Kapitel 4 beschäftigt sich mit der Anwendung von Planungsstrategien zur Bestimmung einer optimalen Benchmark-Auftragsreihenfolge. Kapitel 5 präsentiert die Evaluierung der verschiedenen Steuerungsansätze anhand von Produktionsdaten und grafischen Analysen.

Schlüsselwörter

Ereignisdiskrete Systeme, Supervisor-Steuerungen, HISC-Ansatz, Flaschenabfüllanlage, Benchmark-Auftragsreihenfolge, Planungsstrategien, Johnson-Algorithmus, Produktionsdatenanalyse, Durchlaufzeit, Auslastung, Gantt-Charts, Histogramme, Durchlaufdiagramme.

Häufig gestellte Fragen

Was ist das Ziel der Evaluierung der ereignisdiskreten Steuerungen?

Ziel ist es, die Effizienz und Sicherheit verschiedener Steuerungsansätze (HISC-1, HISC-2 und Industriestandard) an einer realen Flaschenabfüllanlage zu vergleichen und zu optimieren.

Was versteht man unter einem ereignisdiskreten System (DES)?

Ein DES ist ein System, dessen Zustand sich durch das Auftreten von diskreten Ereignissen zu bestimmten Zeitpunkten ändert, im Gegensatz zu kontinuierlich verlaufenden Prozessen.

Warum sind verifiziert korrekte Steuerungen in der Industrie wichtig?

Sie erhöhen die Sicherheit und reduzieren menschliche Fehler beim Entwurf komplexer Anlagen. Dadurch können kostspielige Ausfälle und Fehlfunktionen nachweisbar vermieden werden.

Welche Rolle spielt der Johnson-Algorithmus in dieser Arbeit?

Der Johnson-Algorithmus wird zur Optimierung der Auftragsreihenfolge eingesetzt, um die Gesamtdurchlaufzeit bei der Produktion verschiedener Flaschenprodukte zu minimieren.

Wie werden die betrieblichen Rückmeldedaten visualisiert?

Zur Analyse werden Gantt-Charts (zeitlicher Ablauf), Histogramme (Häufigkeitsverteilung) und Durchlaufdiagramme verwendet, um Auslastung und Effizienz der Anlage darzustellen.

Was ist eine Benchmark-Auftragsreihenfolge?

Es ist eine vordefinierte Abfolge von Produktionsaufträgen, die als Referenzwert dient, um die Performance unterschiedlicher Steuerungsalgorithmen unter gleichen Bedingungen zu testen.

• College: Hamburg University of Technology
• Course: Automatisierungstechnik
• Grade: 1,3
• Author: Dipl. Ing. oec. Jan-Nicolas Garbe (Author)
• Publication Year: 2005
• Pages: 89
• Catalog Number: V51996
• ISBN (eBook): 9783638478151
• Language: German
• Tags: Evaluierung, Steuerungen, Benchmark-Auftragsreihenfolge, Beispiel, Flaschenabfüllanlage, Automatisierungstechnik