wbk Jahresbericht 2024 final inkl Inhaltslink - Flipbook - Seite 53
D I S S E R TAT I O N E N
STUDIUM UND LEHRE
VERÖFFENTLICHUNGEN
Dissertationen
Digitale Zwillinge von Produktionssystemen
Ziel des Vorhabens
Um eine gute Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit
zu erzielen, müssen Produktionssysteme über lange Zeiträume mit einer hohen Produktivität betrieben werden. Dies stellt produzierende Unternehmen insbesondere in Zeiten gesteigerter Volatilität,
die etwa durch technologische Umbrüche in der
Mobilität, sowie politischen und gesellschaftlichen
Wandel ausgelöst wird, vor große Herausforderungen. Denn die Anforderungen an das Produktionssystem verändern sich ständig. Die Frequenz von
notwendigen Anpassungsentscheidungen und folgenden Optimierungsmaßnahmen steigt, sodass
der Bedarf nach Bewertungsmöglichkeiten von
Szenarien und möglichen Systemkonfigurationen
zunimmt. Ein mächtiges Werkzeug hierzu ist die
Materialflusssimulation, deren Einsatz aktuell jedoch durch ihre aufwändige manuelle Erstellung
und ihre zeitlich begrenzte, projektbasierte Nutzung eingeschränkt wird. Einer längerfristigen, lebenszyklusbegleitenden Nutzung steht momentan
die arbeitsintensive Pflege des Simulationsmodells,
das heißt die manuelle Anpassung des Modells bei
Veränderungen am Realsystem, im Wege. Das Ziel
der vorliegenden Arbeit ist es, ein Konzept inklusive der benötigten Methoden zu entwickeln und
umzusetzen sowie das Simulationsmodell zu pflegen, anzupassen und realitätsnah zu automatisieren.
Vorgehensweise
Hierzu werden die zur Verfügung stehenden Realdaten genutzt werden, die aufgrund von Trends
wie Industrie 4.0 und allgemeiner Digitalisierung
verstärkt vorliegen. Die verfolgte Vision der Arbeit
ist ein Digitaler Zwilling des Produktionssystems,
der durch den Dateninput zu jedem Zeitpunkt ein
realitätsnahes Abbild des Systems darstellt und zur
realistischen Bewertung von Szenarien verwendet
werden kann. Hierfür wurde das benötigte Gesamtkonzept entworfen und die Mechanismen
zur automatischen Validierung und Aktualisierung
des Modells entwickelt. Im Fokus standen dabei
unter anderem die Entwicklung von Algorithmen
zur Erkennung von Veränderungen in der Struktur
und den Abläufen im Produktionssystem, sowie
die Untersuchung des Einflusses der zur Verfügung
stehenden Daten. Es wurden hierfür unter anderem Process Mining Algorithmen sowie Ultra-Wideband-Lokalisierungsdaten genutzt.
Autor:
Dr.-Ing. Leonard Overbeck
Ergebnisse
Die entwickelten Komponenten konnten an einem
realen Anwendungsfall der Firma Robert Bosch
GmbH erfolgreich eingesetzt werden und führten
zu einer Steigerung der Realitätsnähe des Digitalen Zwillings, der erfolgreich zur Produktionsplanung und -optimierung eingesetzt werden konnte.
Mit Hilfe einer Sensitivitätsanalyse konnte die Bedeutung der Quantität und Qualität der vorhandenen digitalen Daten für die Umsetzbarkeit des
Vorgehens bewertet werden. Das Potential von
Lokalisierungsdaten für die Erstellung von Digitalen Zwillingen von Produktionssystem konnte anhand der Versuchsumgebung der Lernfabrik des
wbk Institut für Produktionstechnik demonstriert
werden.
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Digitaler Zwilling im Anwendungsfall bei Bosch (Abbildung: Bosch/wbk)
Institut für Produktionstechnik Jahresbericht 2023
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