Marktüberblick: Simulation in Produktion und Logistik

Hanna Theuer

Die Simulation, also das Nachbilden eines Systems mit seinen dynamischen Prozessen in einem experimentierbaren Modell, birgt zahlreiche Chancen in den unterschiedlichsten Bereichen. So wird diese Methode beispielsweise nicht nur in der Wirtschaft zum Kosten-Nutzen-Vergleich, sondern auch in Medizin, Physik oder im Baugewerbe verwendet. Auch in der Produktion gibt es unterschiedliche Anwendungsgebiete, welche durch zahlreiche IT-Lösungen erschlossen werden können.

Das Center for Enterprise Research (CER) der Universität Potsdam führte einen Marktüberblick zum Thema „Simulation in Produktion und Logistik“ durch. Hierzu wurden zahlreiche Anwender im deutschsprachigen Raum angesprochen. Insgesamt sind Antworten zu 20 Lösungen eingegangen. Die Ergebnisse werden nachfolgend in Form einer Auswertung der Schwerpunktbereiche zusammengefasst.

Aufbau des Marktüberblicks
In dem vorliegenden Marktüberblick wurden sowohl farbikinterne Bereiche, wie Werkstattsteuerung, Fertigungsplanung, Qualitätsmanagement und Geschäftsprozessoptimierung, als auch fabrikübergreifende Bereiche wie Fabrikplanung, Logistik oder Distribution berücksichtigt. Ein Großteil der Fragen be-ruht auf der VDI-Richtlinie 3633 Blatt 4, das den Schwerpunkt der Auswahl von Simulationswerkzeugen hat. Für eine weitere Detaillierung wurden zusätzliche Freitextfragen hinzugefügt, welche in der Online-Version des Marktüberblicks zu finden sind.

Teilnehmende Systeme
Die teilnehmenden Systeme sind sowohl Stand Alone-, als auch in ERP/PPS- sowie in MES-Lösungen integrierte Produkte. Die angesprochenen Branchen der Lösungen sind weit gestreut, am häufigsten wurden hier mittelständische, produzierende Unternehmen/Fertigung sowie der Maschinen- und Anlagenbau genannt. In Bild 1 sind verschiedene Anwendungsschwerpunkte der Lösungen sowie die absolute Anzahl der teilnehmenden Systeme, die diese fokussieren, angegeben. Mit 17 Nennungen ist die diskrete Fertigung der am häufigsten genannte Schwerpunkt. Nur zwei Systeme haben einen Anwendungsschwerpunkt in der Verfahrenstechnik. Zu möglichen Einsatzszenarien gehören die Engpassvermeidung, die Planung von Materialfluss- und Bearbeitungsprozessen oder die Simulation von Produktionsprozessen. Bild 2 stellt dar, wie viele Systeme welche Anzahl an Schwerpunkten anbietet. Dabei fokussieren die Hälfte der teilnehmenden Lösungen sechs oder mehr Schwerpunkte.

Bild 2: Anzahl der angebotenen Einsatzszenarien

Art der Simulation
Prinzipiell kann zwischen einer diskreten (Ablaufsimulation) und einer kontinuierlichen Simulation unterschieden werden. Bei der diskreten Simulation handelt es sich um eine ereignisgesteuerte Methode, bei der die Zeit verwendet wird, um nach statistischen oder zufällig bemessenen Zeitintervallen Ereignisse auszulösen, welche dann den nächsten Systemzustand hervorrufen. Diese wird von 14 Lösungen verwendet. Bei der kontinuierlichen Simulation werden Differentialgleichungen zur Darstellung physikalischer oder biologischer Gesetzmäßigkeiten verwendet. Sieben Lösungen verwenden diese Art. Sechs Lösungen verwenden eine hybride Simulation – d. h. eine Mischung aus den beiden zuvor genannten Simulationsarten.

Simulationsmodell
Für die Erstellung des Simulationsmodells können vorkonfigurierte Modellelemente, wie beispielsweise Maschinen, Transportsysteme, Puffer, Lager oder Werker, hilfreich sein. Oftmals sind diese dann mit typischen Kennwerten für die dann die entsprechenden Kennzahlen bestimmt und eingetragen werden müssen, ausgestattet. Im Rahmen des Marktüberblicks wurden Anbietern elf solcher Modellelemente genannt und nach der Verfügbarkeit in ihren Lösungen gefragt. Drei Systeme bieten zehn Elemente an, sechs Systeme fünf oder weniger. Keine Lösung bietet dem Nutzer alle elf aufgeführten vorkonfigurierten Modellelemente an. Am häufigsten wurden dabei Maschinen/Arbeitsstationen (17 Systeme), Arbeitszeitmodelle (16 Systeme) sowie Werker (15 Systeme) genannt. Da es sich bei der Erstellung von Simulationsmodellen oftmals um eine komplexe Aufgabe handelt, in der Fehleingaben nur mit hohem Aufwand manuell zu finden sind, bieten die meisten der teilnehmenden Systeme automatisierte Möglichkeiten zur Fehlersuche und -kontrolle. Hierzu gehören die Syntaxkontrolle, der Konsistenzcheck, Fehlermeldungen, der Debugger sowie der Profiler. Drei Lösungen bieten alle fünf, vier Lösungen vier der genannten Möglichkeiten.

Auswertung der Simulation
Für die Auswertung und Analyse der Simulation ist es notwendig, dass die erzielten Ergebnisse ausgegeben werden. Möglichkeiten hierfür sind beispielsweise die Ausgabe am Bildschirm, die automatische Erstellung von (vordefinierten) Statistiken oder auch die Ausgabe der Daten in Dateien für die Weiterverarbeitung in anderen Systemen (bspw. SPSS). Bild 3 stellt sechs Möglichkeiten sowie die absolute Anzahl der Lösungen, die diese anbieten, dar.

Bild 3: Auswertungsmethoden

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Schlüsselwörter:

Marktüberblick, Simulation, Produktion, Logistik, IT-Systeme