Simulation
Zuverlässige und schlanke Prozesse planen und visualisieren
Simulieren heißt Probieren. Bei real existierenden Systemen wie bspw. Fertigungssystemen kann man aus Kosten und Zeitgründen nur sehr eingeschränkt „probieren“. Bei Systemen im Planungsstadium geht das erst recht nicht. Hier bietet die Simulation den Ausweg. Simulationsmodelle bilden beliebig komplexe Systeme realistisch ab und dienen als sichere Umgebung für Experimente. Die gewonnenen Erkenntnisse aus den Untersuchungen lassen sich anschließend auf die Planung und den Betrieb eines Realsystems übertragen. Dadurch können Anlagen kostenbewusst und prozesssicher ausgelegt und betrieben werden.
FTS
In den letzten Jahren werden FTS (fahrerlose Transportsysteme) vermehrt in der Intralogistik eingesetzt. Sie ermöglichen eine höhere Flexibilität und die Einsparung von Kosten. Jedoch steigt die Komplexität der Planung, da Strategien zum Disponieren von Transportaufträgen, zur Steuerung der Fahrzeuge und zur Batterieladung entworfen werden müssen. Wir unterstützen Sie bei der Beantwortung dieser Fragestellungen.
Digitaler Zwilling
Ein digitaler Zwilling ist die Spiegelung des Realsystems durch das Simulationsmodell. Darin werden reale Produktionsdaten sowie Zustände der Maschinen in Echtzeit mit dem Simulationsmodell ausgetauscht. Durch die Simulation wird die gesamte Produktion überwacht. Eine Optimierung der Abläufe in der Simulation, kann die Betriebskosten der realen Produktion senken.
Montage
Montageprozesse sind komplexe Abläufe, angefangen bei der Materialbereitstellung und dem Materialverbrauch bis zu typabhängigen Prozessschritten und dem Einsatz von Mitarbeitern und Mitarbeiterstrategien. Die Simulation unterstützt Sie bei der Planung und der optimalen Gestaltung der Prozesse.
Prozessindustrie
Die zielführende Kombination von diskreten und fluiden Prozessen bildet den Kern der Modellierung in der Prozessindustrie. Dabei werden komplexe Rüst- und Reinigungsprozesse in das Modell integriert, um die Dimensionierung von Anlagen zu planen oder auch wöchentliche Einsatzpläne zu optimieren.
Fördertechnik
Die Fördertechnik ist ein wichtiger Bestandteil von Fertigungs- und Verarbeitungsprozessen. Die Planung, Dimensionierung und die Überprüfung von Steuerstrategien werden durch die Simulation unterstützt.
Fertigung
Industrielle Produktion zeichnet sich oftmals durch hoch dynamische und komplexe Systeme aus, die durch den Einsatz der Simulation transparent dargestellt und detailliert untersucht werden können. Die daraus gewonnen Erkenntnisse helfen Produktionsabläufe zu verbessern sowie Bestände und Durchlaufzeiten zu reduzieren.
Energie
Eine CO2 neutrale Fertigung, die Verringerung des CO2-Fußabdrucks oder die CO2-Bepreisung sind nur einige Herausforderungen vor denen viele Unternehmen stehen. Die Aufwände von Energie und weiteren Medien, wie z.B. Druckluft, Absaugung… , lassen sich bereits in der Simulation frühzeitig ermitteln und optimieren.
Visualisierung
Überzeugen Sie Ihren Kunden von den neu geplanten Abläufen durch eine 3D-Visualisierung. Mit der mächtigen 3D-Umgebung von Plant-Simulation lassen sich alle Prozessschritte im Detail darstellen. Aus dem zunächst vereinfachten Visualisierungsmodell ohne Interaktionen kann später ein detailliertes Simulationsmodell entstehen, mit welchem dann auch die Leistungsfähigkeit nachgewiesen wird.
Lagerlogistik
Lagersysteme (HRL, AKL, Blocklager, etc.) inkl. der angebundenen Intralogistik sind sehr dynamische Systeme, welche durch Simulationen abgebildet werden, wodurch die Leistungsfähigkeit abgesichert werden kann. Ob einfache Transportmatrizen, oder detaillierte Auftragsstrukturen, drückende oder ziehende Systeme – je nach Fragestellung lässt sich die entsprechende Simulation aufbauen und mit Hilfe der Experimente die Planungssicherheit erreichen.
Emulation
Eine sichere Testumgebung für Ihre Steuerungssoftware
Bei der Emulation wird die reale Automatisierungssoftware bzw. Steuerung mit einem virtuellen Anlagenmodell - Simulationsmodell gekoppelt. Es entsteht ein digitaler Zwilling, der als Testumgebung für die virtuelle Inbetriebnahme Verwendung findet.
Im Vergleich zur „konventionellen“ Inbetriebnahme auf der Baustelle wird so eine wesentlich strukturiertere und planbarere Herangehensweise möglich.
Mit unserer Erfahrung aus zahlreichen Projekten bieten wir individuell auf Ihren Anwendungsfall abgestimmte Lösungen, mit der bereits frühzeitig mögliche Fehler und Schwachstellen in der Automatisierungssoftware identifiziert werden können.
Besonderen Wert legen wir auch darauf, dass unsere Emulationsmodelle stets offen gestaltet und flexibel erweiterbar sind. So können unsere Modelle über den gesamten Lifecycle der Anlage betrieben werden. Über die Objektorientierung können unsere Bausteine in Bibliotheken überführt werden, die es erlauben schnell und effizient Erweiterungen oder Neuplanungen umzusetzen.
Virtuelle Inbetriebnahme
Bei der virtuellen Inbetriebnahme können mithilfe eines Simulationsmodells eine Vielzahl entwicklungsbegleitender Tests der Steuerungssoftware bereits vor der späteren Inbetriebnahme durchgeführt werden.
Unsere 3D-Simulationsmodelle bilden die reale Anlage dabei detailliert ab und repräsentieren bzw. emulieren Mechanik, Aktorik und Sensorik. Durch die Kopplung mit der realen Automatisierungssoftware bzw. Steuerung entsteht eine Testumgebung für die virtuelle Inbetriebnahme, mit der die gesamte Automatisierung validiert werden kann.
Kopplung
Durch die Kopplung kommuniziert die Steuerungssoftware mit dem Simulationsmodell auf die genau gleiche Art wie mit der realen Anlage, obwohl sich diese noch in Planung oder im Bau befindet. Die reale Steuerung trifft die Entscheidungen während das Simulationsmodell die Fahrbewegungen ausführt und entsprechende Rückmeldungen und Signale an die Steuerung zurück sendet, genauso wie es die wirkliche Anlage auch tun würde. Für die Kopplung stehen uns eine Vielzahl an Protokollen und Verbindungen zur Verfügung. Bestimmt auch für Ihr System – sprechen Sie uns an.
LVS / WMS / MFR
Ein typisches Anwendungsgebiet ist die virtuelle Inbetriebnahme von Lagerverwaltungs- und Materialflussleitrechnern.
Neben der entwicklungsbegleitenden Validierung der Steuerungssoftware für eine schnellere und wirtschaftliche Inbetriebnahme, liegt ein großer Vorteil auch darin, dass Fehler- und Sondersituationen sehr viel gezielter und umfassender getestet und analysiert werden können als in der Realität. Häufig kommt hierbei eine protokollbasierte Kommunikation über eine Socket Schnittstelle und TCP/IP zum Einsatz. Neben Anwendungen für SAP EWM / WMS-Systeme oder auch einer TIM-Schnittstelle können beliebige andere Protokolle realisiert werden.
SPS / PLC Zellcontroller
Das Simulationsmodell wird hierbei mit der Prozessebene und dem tatsächlichen SPS-Programm der Realanlage verknüpft. Das Simulationsmodell verarbeitet die Signale und visualisiert die Bewegungen und Vorgänge. Aus der Simulation werden die aktuellen Zustände der Sensoren und Aktoren kontinuierlich an die Steuerung zurück gespielt.
Der Datenaustausch kann über eine Vielzahl verschiedener Schnittstellen durchgeführt werden. Neben OPC stehen auch herstellerspezifische Schnittstellen wie unter anderem PLCSIM Advanced, TIA-Portal oder SIMIT zur Verfügung.
Digital Twin
Der Digitale Zwilling begleitet die reale Anlage über den kompletten Life Cycle.
Bereits in den frühen Phasen des Entwicklungsprozesses kann das Simulationsmodell als Basis des Digital Twins zur Absicherung von Konzepten eingesetzt werden. Im weiteren Verlauf kann mit der virtuellen Inbetriebnahme die komplette Anlagenfunktionalität ohne mechanischen Aufbau realisiert und der Reifegrad erhöht werden. Im laufenden Betrieb lässt sich mit dem Digital Twin dann der aktuelle Anlagenzustand visualisieren, überwachen und optimieren. Sogar ein Blick in die Zukunft ist mit einem Digital Twin letzten Endes möglich.
Visualisierung
Eine Visualisierung schafft Transparenz und erhöht das Systemverständnis. Verschiedene Anlagenzustände und kritische Abläufe lassen sich darstellen und können im Detail nachvollzogen werden. Dadurch ergibt sich eine optimale Diskussions- und Entscheidungsgrundlage für Anpassungen und Lösungen.
Als mit der realen Steuerung gekoppelte Emulation lässt sich der aktuelle Anlagenzustand der Realanlage exakt anzeigen. Dies ist nicht nur zur Überwachung der Anlage sinnvoll, sondern kann beispielsweise auch als Trainingsumgebung zur Schulung von Mitarbeitern eingesetzt werden.
Optimierung
Wertschöpfende Prozesse kontinuierlich verbessern
In der Produktion und der Logistik gibt es üblicherweise viele mögliche Kombinationen an Steuerungsparametern. Das macht es bei der Anwendung konventioneller Optimierungsmethoden schwer, objektive Optima schnell und sicher zu finden. Hinzu kommt, dass Ziele wie bspw. die Reduktion von Produktionszeit und die Minimierung des Ressourceneinsatzes konträr sind. Das schafft ein komplexes Umfeld, was durch eine Integration von Optimierung in der Simulation verstanden und optimiert werden kann. Mit Hilfe von unter anderem Machine Learning Verfahren, neuronalen Netzen und genetischen Algorithmen lassen sich bereits existierende Simulationsmodelle umrüsten oder neu erstellen. Damit können wir beliebig komplexe Problemstellungen zielführend lösen.
Haben Sie Fragen zur Optimierung?
Sequenzierung
Für die Planung der Fertigungsreihenfolge eines Zeithorizonts dient das Simulationsmodell der Produktion als Bewertungsfunktion für die Optimierung. Dabei werden die optimale Zuordnung und Produktionsreihenfolge der Aufträge zu den Maschinen so bestimmt, dass Produktionsunterbrechungen sowie Rüst- und Reinigungs-Zeiten minimiert werden. Das Simulationsmodel unterliegt dabei keinerlei Einschränkungen der Modellkomplexität. Somit können auch Fertigungsreihenfolgen für beliebig komplexe Produktionsprozesse bestimmt werden.
Puffer
Bei der Planung von Anlagen ist das Dimensionieren von Puffern ein komplexes und zeitaufwendiges Problem. Da Pufferplatz wertvolle Produktionsfläche einnimmt, sollte der Puffer soweit wie möglich reduziert werden, während immer noch die geforderte Ausbringung erzielt wird.
Für die Optimierung haben wir ein Verfahren entwickelt, das speziell für die Optimierung von Simulationsmodellen mit hohem Störanteil ausgelegt ist und sich daher bestens für die Pufferoptimierung eignet.
Ressourcen
Liegen bei Ihnen kostenrelevante Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Ressourcen (bspw. AGVs und Pufferstationen) vor, bietet sich eine Optimierung des Gesamtsystems an. Wir unterstützen Sie, indem wir ein auf Ihre Anforderungen angepasstes Simulationsmodell mit aufgesetzter Optimierung entwickeln. Dabei nutzen wir Sampling- und Deep-Learning-Verfahren, um weitere Betriebspunkte zu ermitteln und eine optimale Betriebsmittelkonstellation festzulegen.
Austaktung
Sind Taktzeiten von bspw. manuellen Arbeitsstationen nicht aufeinander abgestimmt, entstehen Ineffizienzen. Zur Vermeidung dieser, entwickeln wir individuelle Verfahren, die eine intelligente Kombination von Arbeitsvorgängen anstreben. Diese passen wir unter Berücksichtigung von Vorranggraphen und Nebenbedingungen so lange an, bis eine ausgeglichene Auslastung zwischen den Ressourcen erzielt wird.
Layoutplanung
Eine Layoutplanung gemäß der LEAN-Philosophie senkt Transportzeiten und verbessert den Prozessfluss. Wir haben Erfahrung damit, generische Algorithmen unter Berücksichtigung aller notwendigen Rahmenbedingungen zu entwerfen und mit diesen das Layout zu optimieren.
Methodik
Wir setzen evolutionäre Algorithmen ein, die wir auf die jeweilige Problemstellung anpassen und mit eigenen entwickelten Verfahren koppeln. Für komplexe Problemstellungen überführen wir Simulationsmodelle mit Methoden des maschinellen Lernens in mathematische Funktionen, die wir über analytische Optimierungsverfahren optimieren können.
Schulung
Simulation verstehen und anwenden können
Unsere große Erfahrung bei der Simulation von unterschiedlichen Produktions- und Logistiksystemen geben wir gerne in Form von Schulung und Coaching an Sie weiter. Neben Standard-Grundschulungen für Siemens Plant Simulation können wir auf Ihre branchenabhängigen oder aufgabenspezifischen Anforderungen eingehen und das Training individuell für Sie und damit besonders effizient gestalten.
Forschung
Zukunft gestalten durch gemeinsame Forschung
PPI pflegt einen regen Austausch mit Universitäten und Forschungseinrichtungen, dazu gehört insbesondere die regelmäßige Teilnahme an Forschungsvorhaben im Themenfeld Simulation und die Übernahme von Lehraufträgen.
ForBAU
2008 bis 2011
Mitarbeit am Verbundprojekt ForBAU (2008-2011) im Teilprojekt Bausim unter Federführung der TU München. Anwendung der Ablaufsimulation in der Bauplanung und Ausführung mit dem Ziel den gesamten Bauablauf vorab in einer virtuellen Projektplanung zu simulieren.
mikroKOMO
2017 bis 2019
Ziel des Forschungsvorhabens mikroKOMO unter dem Dach der Hahn-Schickard-Gesellschaft, Stuttgart, ist die Entwicklung von ineinandergreifenden neuen Softwarewerkzeugen für die Entwicklung, Auslegung und den späteren Betrieb von Mikromontageanlagen. PPI-Informatik hat dazu eine umfangreiche Bibliothek zur Simulation von Mikromontageprozessen und Anlagen entwickelt.
Atlas Kompetenz Montage - kollaborativ und wandlungsfähig
Deutschland ist im Weltmaßstab eine bedeutende Industrienation. Bei der Herstellung komplexer Industriegüter hat die Montage einen entscheidenden Anteil an der Wertschöpfung.
Vor diesem Hintergrund hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Jahr 2015 den Ideenwettbewerb "Kompetenz Montage - kollaborativ und wandlungsfähig" ausgerufen. Der Projektatlas “Kompetenz Montage” bereitet die Ergebnisse in einer neuartigen, anschaulichen Form auf. Stefan Pfaff, von PPI-Informatik, hat im Rahmen des mikroKOMO Projektes die Simulation modularer Mikromontageanlagen vor dem Hintergrund sich ändernder Marktanforderungen beleuchtet.
Vernetzung
- Gründungsmitglied des Intralogistik Netzwerk Baden-Württemberg e.V.
- Industrie Beirat am Studiengang Informationslogistik an der Hochschule Stuttgart
- Mitglied Advisory Board für den Master Online Studiengang "Logistik Management in Stuttgart" Lehrauftrag an der Hochschule für Technik Stuttgart
Über uns
Ihr kompetenter Partner in Sachen Simulation und Optimierung
Wir sind eine 1996 gegründete Partnerschaftsgesellschaft, die mit über zwanzig Jahren Erfahrung Simulationsprojekte für eine Vielzahl von Kunden aus verschiedenen Branchen durchführt und unterstützt. Unser Team ist dafür aus unterschiedlichen Fachrichtungen von der Logistik, über die Informatik bis zur Mathematik zusammengesetzt, um die Probleme unserer Kunden ganzheitlich zu lösen.