Automatisierte Generierung von Strukturvarianten für Simulationsmodelle der Produktion und Logistik mittels kombinatorischer Logik

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Jakob Rehof; Professorin Dr.-Ing. Sigrid Wenzel
• Fachliche Zuordnung: Produktionssystematik, Betriebswissenschaften, Qualitätsmanagement und Fabrikplanung
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 511349842

Das geplante Forschungsvorhaben fokussiert sich auf die Simulation als Methodik der Digitalen Fabrikplanung und gleichzeitig als einen zentralen Baustein des Digitalen Zwillings im Kontext der Planung von wandlungsfähigen Produktions- und Logistiksystemen im Industrie 4.0 Zeitalter. Das Ziel des Vorhabens liegt auf der Entwicklung einer Methodik zur automatisierten Generierung von Strukturvarianten für Simulationsmodelle basierend auf der ereignisdiskreten Simulation und auf der Beherrschbarkeit ihrer Strukturvarianz mittels kombinatorischer Logik. Durch diese Methodik soll das gängige Vorgehen zur Durchführung von Simulationsstudien um Simulationsaspekte für Strukturvarianzen wandlungsfähiger Systeme erweitert werden. Der Planer kann auf dieser Weise automatisiert Strukturvarianten von wandlungsfähigen Systemen mit Hilfe von Simulationsmodellen analysieren, evaluieren und sich für die zu realisierende Lösungsvariante (z. B. bestmögliche Lösung bezüglich der relevanten Fragestellungen) entscheiden. Die automatisierte Generierung und die Analyse von verschiedenen Strukturvarianten soll u. a. auch eine effiziente Erstellung von Modellfamilien und Anpassungen der Modellstrukturen erlauben.Zur Zielerreichung werden zunächst anhand von Literaturrecherchen und Expertenbefragungen Anforderungen an die Modellierung und Simulation von wandlungsfähigen Produktionssystemen formuliert, Simulationsmodelle und ihre Strukturen analysiert und um Anforderungen an die Modellierung von wandlungsfähigen Systemen erweitert. Darauf aufbauend werden Referenzsimulationsmodelle definiert, Modellierungsmuster abgeleitet und eine systematisierte Sammlung von Bausteinen für die Abbildung von Strukturvarianz entwickelt. Die Umsetzung erfolgt auf Basis der Spezifikationsmöglichkeiten von Syntheseansätzen aus dem Bereich der Software-Produktlinien-Generierung. Hierzu wird zum einen eine Taxonomie entworfen, mit der sich die Strukturen, Module, Bestandteile und Regeln für wandlungsfähige Systeme vollständig definieren lassen. Zum anderen wird auf Basis der Taxonomie eine Technologie zur automatischen Komposition von Familien von Strukturvarianten für wandlungsfähige Si-mulationsmodelle im Bereich der Produktions- und Logistiksysteme entwickelt. Zur empirischen Überprüfung werden generierte Strukturvarianten für Simulationsmodelle in einem Experimentierfeld für wandlungsfähige Simulationsmodelle im Produktions- und Logistikumfeld erstellt und evaluiert. Für die Evaluation wird eine Metrik vorgeschlagen, die eine Bewertung der Strukturvarianten hinsichtlich zu definierender Leistungskennzahlen für wandlungsfähige Produktions- und Logistiksysteme ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen