Die vorliegende Arbeit zeigt Wege auf, wie Studierende in handelsübliche flexible ereignisdiskrete Simulationsinstrumente zur Durchführung von Simulationsstudien im Anwendungsbereich der Neu- und Umplanung von Materialflüssen eingearbeitet werden können. Materialflüsse in Produktionssystemen werden durch Informationsflüsse gesteuert. Eine Vielzahl an Elementen wie Produkte, Maschinen oder Betriebsmittel des Materialflusses und Relationen wie Rückflüsse und mehrere mögliche Nachfolger führen schnell zu einer hohen Kompliziertheit. Dynamische und stochastische Effekte bei der Förderung, Handhabung, Lagerung und Be- und Entladung führen zu komplexen Problemen bei der Planung. Planer von Materialflusssystemen müssen in diesem Umfeld Entscheidungen mit Blick auf eine hohe Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit treffen. Simulationsstudien, die unter Nutzung eines ereignisdiskreten Simulationsinstruments durchgeführt werden, können die Planer von Materialflusssystemen dabei unterstützen. Fehlentscheidungen lassen sich so frühzeitig erkennen und korrigieren. Planungsprojekte werden in der Folge oft schneller abgeschlossen und Fehlinvestitionen vermieden. Chancen von Simulationsstudien könnten stärker genutzt werden. Häufig haben die Planer von Materialflusssystemen keine Erfahrung in der Durchführung von Simulationsstudien. Besonders die Abstraktion durch Reduktion im Sinne des Verzichts auf die Abbildung von Details oder Idealisierung im Sinne der Vereinfachung realer Gegebenheiten sowie die Interpretation von Simulationsergebnissen erfordern Erfahrung. Weiterhin setzt die Anwendung von komplizierten Simulationsinstrumenten eine Schulung voraus, die Planer von Materialflusssystemen häufig nicht erhielten. Der Wissenserwerb über Bausteine mit innerer Ablauflogik und Objekte ohne innere Ablauflogik durch deren mehrmalige exemplarische Anwendung sowie die Einarbeitung in die Syntax und Semantik von Programmiersprachen zur Implementierung von Simulationsmodellen stehen hier im Fokus. Neuartige Lehr- und Lernmethoden haben das Potenzial, die Produktivität des Lehrens und Lernens bei der Durchführung von Simulationsstudien zu erhöhen. Sie ermöglichen eine Entwicklung vom Frontalunterricht hin zu einer orts- und zeitunabhängigen Instruktion mit interaktiven Inhalten. Die Vorteile der effektiven Nutzung von Lizenzen für Software, der hohen Verfügbarkeit und Skalierbarkeit lassen sich durch digitale Ansätze der Instruktion ausschöpfen. Sie fördern die Gruppenarbeit. Studierende stehen im Fokus der Entwicklungen. Die in dieser Arbeit entwickelte Lernumgebung entsteht durch die Anwendung eines Vorgehens zur schrittweisen Einarbeitung in die Nutzung von Bausteinen und Objekten, einer visuellen blockbasierten Programmiersprache zur Implementierung von Simulationsmodellen sowie eines Vorgehens zur praxisnahen Einarbeitung in die Durchführung von Simulationsstudien. Sogenannte inkrementell komplizierter werdende Simulationsmodelle (IKS) ermöglichen die Einarbeitung des Lernenden in die Bausteine und Objekte und in den grafisch-interaktiven Modellaufbau. In schrittweise komplizierter werdenden Lerneinheiten werden an den Lernenden immer neue Aufgaben gestellt, zu deren Lösung er vorher unbekannte Objekte und Bausteine anwenden muss. In der visuellen blockbasierten Programmiersprache zur Implementierung von Simulationsmodellen (VBPIS) sind die grafischen Eigenschaften von visuellen blockbasierten Programmiersprachen mit den Funktionen von Programmiersprachen zur Implementierung von Simulationsmodellen kombiniert. Die VBPIS unterstützt das Erlernen von Syntax und Semantik von Programmiersprachen zur Implementierung von Simulationsmodellen. IKS und VBPIS sind mit Elementen des Spielens gestaltet. Bei Spielelementen handelt es sich um motivationsförderliche Anreizmechanismen wie sogenannte Level, Abzeichen oder Punkte. Die Spielelemente motivieren den Spieler zu einer häufigen Interaktion mit der Lernumgebung und ermöglichen ein unmittelbares Feedback. Die IKS und VBPIS sind in einer mobilen App gestaltet. Die App ermöglicht einen orts- und zeitunabhängigen sowie kostengünstigen Zugriff und eine hohe Verfügbarkeit von IKS und VBPIS. Am Beispiel des kommerziell verfügbaren Simulationsinstruments Tecnomatix Plant Simulation ist die prototypische App Production Simulation Application (PSIMA) partiell implementiert worden. Es wurde gezeigt, dass Studierende PSIMA mehrmals in kurzen Zeitabständen begleitend zur Lehrveranstaltung nutzten. Sie wurden in die Bedienung des ereignisdiskreten Simulationsinstruments eingearbeitet. Zur praxisnahen Einarbeitung in die Durchführung von Simulationsstudien wurde das Vorgehen zum erfahrungsbasierten Erlernen der Durchführung von Simulationsstudien (EEDS) entwickelt. Bei diesem Vorgehen dient eine sogenannte Lernfabrik den Studierenden zur vollständigen Durchführung einer Simulationsstudie von der Datenaufnahme und Abstraktion über den Modellaufbau und das Experimentieren hin zur Ergebnisanalyse. Dabei erkannte Verbesserungen werden in der Lernfabrik vorgenommen. Mehrere Stationen, ein veränderlicher Aufbau, ein didaktischer Ansatz, die Herstellung eines physischen Produkts und realitätsnahe Prozesse kennzeichnen solch eine Lernfabrik. Die Erprobung des Vorgehens zum EEDS zeigte, dass Studierende die Bedeutung der Abstraktion und Ergebnisinterpretation bei der Durchführung von Simulationsstudien in einer realitätsnahen Umgebung erfahren. Am Beispiel der Gestaltung des Materialflusses im Nacharbeitsbereich einer Montagelinie für Motoren wird illustriert, dass PSIMA im industriellen Einsatz „Training on the Job“ unterstützt. Am Beispiel eines Materialflusses im Gasturbinenbau werden Perspektiven eröffnet, wie die Lernumgebung hin zu einer mobilen App zur Analyse von Materialflüssen weiterentwickelt werden kann. Der Beitrag der Lernumgebung zur hohen Qualität der Planung wird auf Basis der materialflusstechnischen Anwendungen diskutiert.


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    Titel :

    Beitrag zur Einarbeitung in ereignisdiskrete Simulation zur Neu- und Umplanung von Materialflusssystemen


    Weitere Titelangaben:

    Contribution to the introduction into discrete-event simulation for the new- and re-planning of material flow systems


    Beteiligte:

    Erscheinungsdatum :

    2020



    Medientyp :

    Sonstige


    Format :

    Elektronische Ressource


    Sprache :

    Deutsch



    Klassifikation :

    DDC:    629