Fehler sollten früh gefunden werden. Es gilt: Je früher ein Fehler gefunden wird, desto geringer ist der Aufwand für dessen Behebung. Ist es da nicht sinnvoll, die Daten zu überprüfen, bevor sie weitergegeben werden? Bezogen auf das Anlagenverhalten: ob das modellierte Verhalten dem Beabsichtigten entspricht?
Welche Informationen werden benötigt?
Um das Anlagenverhalten simulativ überprüfen zu können, bedarf es grundsätzlich folgender Informationen:
- Die Anlagenstruktur: Welche Produktionsressourcen werden verwendet und wie sind diese untereinander angeordnet?
- Die Geometrie und Mechanik der Anlage: Wie sind deren Gestalt und die Bewegungsmöglichkeiten?
- Das Anlagenverhalten: In welcher Reihenfolge werden welche Schritte bzw. Aktivitäten auf den Produktionsressourcen ausgeführt?
Dabei setzt sich die Geometrie und Mechanik der Anlage aus der Geometrie und Mechanik der einzelnen Produktionsressourcen zusammen, deren Anordnung mit der Anlagenstruktur beschrieben wird. Um nun das Verhalten dieser Komposition der Produktionsressourcen simulieren zu können, muss jede Produktionsressource selbst mit modulspezifischem Verhalten versehen werden.
Wo ist das einsetzbar?
Die Planung einer Anlage kann im Allgemeinen in sechs Phasen eingeteilt werden (siehe Bild 1). In welcher Phase bietet sich eine simulative Überprüfung des Verhaltens an? Und was kann da konkret überprüft werden? In der Fabrikplanungsphase wird das Anlagenverhalten grob beschrieben – meist mithilfe einfacher Modelle, wie Gantt oder PERT Charts. An dieser Stelle kann überprüft werden, ob sich das Produkt mit den festgelegten Fertigungsschritten mit den gewählten Produktionsressourcen fertigen lässt. Innerhalb des funktionalen Engineerings liegen bereits detailliertere Verhaltensbeschreibungen vor, z.B. in Form von Impulsdiagrammen: Werden bei Eingang bestimmter Sensorsignale die richtigen Aktoren angesteuert? Es lässt sich damit überprüfen, ob die Signalabfolgen überhaupt realisierbar sind. Während der virtuellen Inbetriebnahme (Teil des funktionalen Engineerings), die sich kurz vor dem eigentlichen Aufbau der Anlage befindet, also zu einem Zeitpunkt, in dem die Anlage komplett spezifiziert vorliegt, kann der Steuerungscode auf Fehlerfreiheit geprüft werden.
Was ist dazu nötig?
Innerhalb des Anlagenentwurfsprozesses sind verschiedene ingenieurstechnische Disziplinen beteiligt, die jeweils ihre eigenen, an den Bereich optimierten Software-Werkzeuge verwenden. Aus diesem Grund macht es wenig Sinn, ein neues Werkzeug zu entwickeln, das eine Verhaltensvalidierung zu unterschiedlichen Zeitpunkten der Planung zulässt. Innerhalb der Forschungsanstrengungen der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg fiel deshalb die Wahl auf die Entwicklung eines Simulations-Frameworks, das die Einbindung dieser bereichsspezifischen Werkzeuge erlaubt. Um die zuvor genannten Informationsmengen erzeugen bzw. verarbeiten zu können, werden folgende Werkzeuge bzw. Werkzeugfunktionen benötigt:
