Zusammenfassung
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Integration von Energieaspekten in die Produktionssimulation. Ziel der Arbeit ist es, die Energieverbräuche
von Produktionsanlagen realitätsnah in einem Simulationsmodell abzubilden, um
diese anschließend für die simulationsbasierte Optimierung der Energieeffizienz nutzen zu können und damit eine umfassende Prozessqualität im Hinblick
auf den optimalen Ressourceneinsatz des Faktors Energie im Produktionsprozess
sicherzustellen.
Hierzu wird zunächst ein hybrider Simulationsansatz entwickelt, der verschiedene Simulationsparadigmen in einem Modell kombiniert. Die Hybridisierung
von Simulationsmodellen bietet dem Modellersteller eine große Flexibilität bei
der Erfassung von Problemen, die sich gleichzeitig auf diskrete (Materialfluss)
und kontinuierliche (Energiefluss) Strukturen beziehen. In einem zweiten Schritt
wird das Simulationsmodell für Optimierungsexperimente genutzt. Die Grundidee hinter diesem Ansatz ist es, durch mehrere Iterationen, die verschiedene
Systemkonfigurationen simulieren, eine optimale Lösung für die zu variierenden
Optimierungsparameter zu finden. Die Simulation wird durch die Optimierung
gestartet, liefert die Ergebnisdaten und bildet die Grundlage für eine Beurteilung des dynamischen Verhaltens des abgebildeten Produktionssystems. Auf diese
Weise lassen sich optimale Parameterkonfigurationen im Hinblick auf die gestellte
Zielfunktion unter Nutzung des Simulationsmodells ermitteln.
Die in dieser Arbeit entwickelte Methodik gliedert sich damit in zwei Module,
ein Simulations- und ein Optimierungsmodul. Das Simulationsmodul ist in drei
Komponenten unterteilt, eine Materialfluss-, eine Maschinen- und eine Energiekomponente. Damit lassen sich die Produktionsprozesse auf allen notwendigen
Ebenen in einem Modell abbilden. In Anlehnung an das in der Industrie übliche Vorgehen bei der Erstellung eines Produktionssimulationsmodels wird eine
vii
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Integration von Energieaspekten in die Produktionssimulation. Ziel der Arbeit ist es, die Energieverbräuche
von Produktionsanlagen realitätsnah in einem Simulationsmodell abzubilden, um
diese anschließend für die simulationsbasierte Optimierung der Energieeffizienz nutzen zu können und damit eine umfassende Prozessqualität im Hinblick
auf den optimalen Ressourceneinsatz des Faktors Energie im Produktionsprozess
sicherzustellen.
Hierzu wird zunächst ein hybrider Simulationsansatz entwickelt, der verschiedene Simulationsparadigmen in einem Modell kombiniert. Die Hybridisierung
von Simulationsmodellen bietet dem Modellersteller eine große Flexibilität bei
der Erfassung von Problemen, die sich gleichzeitig auf diskrete (Materialfluss)
und kontinuierliche (Energiefluss) Strukturen beziehen. In einem zweiten Schritt
wird das Simulationsmodell für Optimierungsexperimente genutzt. Die Grundidee hinter diesem Ansatz ist es, durch mehrere Iterationen, die verschiedene
Systemkonfigurationen simulieren, eine optimale Lösung für die zu variierenden
Optimierungsparameter zu finden. Die Simulation wird durch die Optimierung
gestartet, liefert die Ergebnisdaten und bildet die Grundlage für eine Beurteilung des dynamischen Verhaltens des abgebildeten Produktionssystems. Auf diese
Weise lassen sich optimale Parameterkonfigurationen im Hinblick auf die gestellte
Zielfunktion unter Nutzung des Simulationsmodells ermitteln.
Die in dieser Arbeit entwickelte Methodik gliedert sich damit in zwei Module,
ein Simulations- und ein Optimierungsmodul. Das Simulationsmodul ist in drei
Komponenten unterteilt, eine Materialfluss-, eine Maschinen- und eine Energiekomponente. Damit lassen sich die Produktionsprozesse auf allen notwendigen
Ebenen in einem Modell abbilden. In Anlehnung an das in der Industrie übliche Vorgehen bei der Erstellung eines Produktionssimulationsmodels wird eine
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