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

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.

Details

• 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