OptiPlant

Projektbeschreibung

Die zeitdeterministische Hardware-in-the-Loop-Simulation (HiLS) von Maschinen in einem materialflussintensiven Produktions­system, wie beispielsweise aus den Bereichen der Getränke- oder Verpackungs­technik, ist vielversprechend. Allerdings erfordert die Beschreibung von virtuellen Maschinen bei der HiLS die Umsetzung von zeitdeterministischen und recheneffizienten Algorithmen. Derzeit gibt es kein Materialfluss­modell, das eine zeitdeterministische Berechnung der Dynamik von Materialflüssen mit einer großen Anzahl bewegter Objekte (im Bereich der Getränketechnik ca. 20.000 – 50.000 Flaschen pro Stunde) garantiert. Der Einsatz eines Multiskalen-Netzwerk-Modells zur Simulation des Materialflusses im Rahmen einer HiLS ist neuartig. Dies soll im Rahmen des Forschungs­vorhabens betrachtet werden. Darüber hinaus kann mit dem Multiskalen-Netzwerk-Modell mit Hilfe des Fluss­modells eine mathematische Durchsatzoptimierung des Transportsystems zum Finden des optimalen betrieblichen Durchsatzes durchgeführt werden. Durchsatzoptimierungen werden bislang nur entkoppelt von der Machbarkeit in der Realisierungs­phase durchgeführt. Darüber hinaus finden sich hier meist nur ereignisdiskrete Materialflusssimulationen, die das Anlagenlayout nicht betrachten. Im Forschungs­vorhaben soll eine der HiLS vorgeschaltete mathematische Durchsatzoptimierung auf Basis des Fluss­modells in Kombination mit einer Leistungs­erbringung im Rahmen der Virtuellen Inbetriebnahme unter Einsatz des Multiskalen-Netzwerk-Modells am realen Steuerungs­system entwickelt werden.

Projekt­partner:

Prof. Dr.-Ing. Alexander Verl (Universität Stuttgart), Institut für Steuerungs­technik der Werkzeugmaschinen und Fertigungs­einrichtungen (ISW)
Prof. Dr. Simone Göttlich (Universität Mannheim), Institut für Mathematik

Projektmitarbeiter:

M.Sc. Annika Kienzlen (Universität Stuttgart)
M.Sc. Jennifer Weißen (Universität Mannheim)

Finanzierung: Sachbeihilfe der Deutschen Forschungs­gemeinschaft (DFG)

Laufzeit: 04/2018 – 03/2021

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

  • A. Kienzlen, J. Weissen, A. Verl, S. Göttlich – Simulative Optimierung der Auslegung eines Materialflusslayouts mit Bandförderern (Simulative optimization of the control parameters of a material flow layout with conveyor belts) – Forschung im Ingenieurwesen, doi.org/10.1007/s10010-020-00420-3, 2020.
  • E. Rossi, J. Kötz, P. Goatin, S. Göttlich – Well-posedness of a non-local model for material flow on conveyor belts – ESAIM: Mathematical Modelling and Numerical Analysis (M2AN), Vol. 54(2), pp. 679-704, 2020.
  • D. Prims, J. Kötz, S. Göttlich, A. Katterfeld – Validation of Flow Models as New Simulation Approach for Parcel Handling in Bulk Mode – Logistics Journal : referierte Veröffentlichungen, Vol. 2019. (urn:nbn:de:0009-14-48892).