Anlagenplanung
Erreicht die Anlage die geforderte Leistung?
Bei verketteten automatisierten Anlagen entscheidet nicht die Leistung einzelner Maschinen über die Leistung des Gesamtsystems. Fördertechnik, Puffer, Roboter, Produktmix, Störungen und Steuerungslogik müssen zusammenspielen.
Wenn aus einzelnen Maschinen eine Anlage wird.
Sondermaschinenbauer und produzierende Unternehmen stehen bei der Planung automatisierter Anlagen regelmäßig vor derselben Herausforderung: Die Leistung der einzelnen Komponenten ist bekannt - ob das Gesamtsystem damit funktioniert, ist jedoch noch nicht beantwortet.
Bearbeitungsmaschinen werden über Fördertechnik miteinander verkettet, Roboter und Portale übernehmen Transporte und Stapelbildung, Puffer entkoppeln Prozesse oder stellen die erforderliche Produktions- und Auslieferreihenfolge her.
Mit unterschiedlichen Produkten, Rüstvorgängen und Störungen entsteht daraus ein dynamisches System, dessen Verhalten sich nicht mehr zuverlässig aus den Leistungsdaten der Einzelkomponenten ableiten lässt.
Dieser Case fasst typische Fragestellungen aus mehreren unserer Anlagenplanungsprojekte zusammen.
Was kann die geplante Anlage wirklich leisten?
Häufig sind eine geforderte mittlere Leistung und eine Spitzenleistung bereits definiert. Die entscheidende Frage ist, ob und unter welchen Voraussetzungen die geplante Anlage diese Werte erreicht.
Dabei betrachten wir unter anderem:
- Reichen die vorgesehenen Pufferplätze?
- Können Roboter und Portale die erforderlichen Transporte bewältigen?
- Funktioniert das Förderkonzept auch bei hohem Transportaufkommen?
- Wo entstehen Rückstaus oder Versorgungslücken?
- Wie reagiert der Materialfluss auf Störungen einzelner Zellen?
- Wie lange können nachgelagerte Prozesse weiterproduzieren, wenn die Versorgung unterbrochen wird?
- An welchen Stellen müssen Informationen oder Entscheidungen spätestens vorliegen?
Damit wird aus der Frage nach dem Durchsatz eine Untersuchung des gesamten Anlagenkonzeptes.
Simulation als Teil der Anlagenplanung.
Die geplante Anlage wird mit ihren Maschinen, Förderstrecken, Puffern, Robotern und Steuerungsprinzipien im Simulationsmodell abgebildet. Produktmix, Prozesszeiten, Rüstvorgänge und technische Störungen werden in den relevanten Szenarien berücksichtig.
Anschließend untersuchen wir das Verhalten des Gesamtsystems unter den vorgesehenen Betriebsbedingungen.
Zeigt sich beispielsweise, dass ein vorgesehener Puffer nicht ausreicht, lässt sich ermitteln, wie viele zusätzliche Plätze tatsächlich benötigt werden. Fällt eine Zelle aus, wird sichtbar, wie sich der Materialfluss verändert und wie lange andere Anlagenteile noch versorgt werden können.
Die Erkenntnisse fließen direkt zurück in die Planung. So entwickelt sich das Anlagenkonzept gemeinsam mit dem Simulationsmodell weiter, bis ein belastbarer Stand erreicht ist.
Manche Entscheidungen müssen früher fallen, als man denkt.
Nicht jeder Engpass entsteht durch eine zu langsame Maschine oder einen zu kleinen Puffer. Entscheidend kann auch sein, wann eine Information im Materialfluss verfügbar ist.
Ein typisches Beispiel ist eine Verpackungslinie mit mehreren Verpackstationen, die über eine gemeinsame Förderstrecke versorgt werden. Muss ein Produkt bereits vor der Einfahrt einer bestimmten Station zugeordnet werden, kann der Ausfall genau dieser Station den gesamten nachfolgenden Materialfluss blockieren.
Wird die Strecke dagegen vorsorglich freigehalten, kann dadurch wiederum die Versorgung der übrigen Stationen leiden.
Die Simulation macht solche Abhängigkeiten sichtbar und zeigt, an welchen Entscheidungspunkten Steuerungsinformationen spätestens vorliegen müssen, damit der Materialfluss stabil bleibt.
Ein Anlagenkonzept, das nicht nur auf dem Papier funktioniert.
Das Ergebnis ist eine belastbare Aussage darüber, welche mittlere und welche Spitzenleistung mit dem geplanten System unter den untersuchten Voraussetzungen erreichbar ist.
Gleichzeitig werden notwendige Puffergrößen, kritische Transport- und Entscheidungsprozesse sowie das Verhalten bei Störungen sichtbar. Anpassungen können damit noch in einer Phase vorgenommen werden, in der Fördertechnik, Maschinen und Infrastruktur nicht gebaut sind.
Auf dieser Grundlage können Sondermaschinenbauer ihr Anlagenkonzept weiter projektieren und kalkulieren. Endkunden können die Anforderungen an eine geplante Anlage konkretisieren und auf dieser Basis Angebote einholen.
Das entstandene Simulationsmodell kann anschließend weiterhin genutzt werden - beispielsweise zur Visualisierung gegenüber Projektbeteiligten und in manchen Projekten auch zur Unterstützung der Inbetriebnahme oder des Livebetriebs (als digitaler Zwilling oder digitaler Schatten).
Erst das Zusammenspiel entscheidet über die Leistung.
Eine automatische Anlage besteht nicht nur aus Maschinen mit definierten Taktzeiten. Puffer, Fördertechnik, Handling, Steuerungsentscheidungen, Produktmix und Störungen beeinflussen sich gegenseitig.
Simulation begleitet die Anlagenplanung so lange, bis aus einzelnen Komponenten ein funktionierendes Gesamtsystem geworden ist.
Eine Investitionsentscheidung, bei der noch Fragen offen sind?
Wir schauen gemeinsam drauf, ob Simulation helfen kann, die Entscheidung belastbarer zu machen.