Modellierung, Simulation und Steuerung flexibler Fertigungssysteme

Die diesem Beitrag zugrundeliegenden Arbeiten haben das Ziel, Methoden zur Beschreibung und Simulation von diskreten ereignisorientierten dynamischen Prozessen (DEDP) am Beispiel Flexibler Fertigungssysteme (FFS) zu entwickeln und zu erproben, sowie eine Optimierung des Fertigungsablaufs im Sinne einer Regelung vorzunehmen. Dazu wird eine hierarchische Systemstruktur aufgebaut, in der die Methode der Petrinetze (PN), ergänzt durch wissensbasierte Komponenten, zu einem effizienten integrierten Gesamtsystem führen. Konkret wird eine aus einem Verbund von sechs Bearbeitungsmaschinen bestehende Fertigungsanlage betrachtet, die durch zeitbewertete Petrinetze in zwei Abstraktionsebenen modelliert wird. Die einzelnen Bearbeitungsmaschinen der oberen Modellierungsebene liegen als PN-Module vor und werden auf der unteren Ebene jeweils als detailliertes, ebenfalls modulares PN-Maschinenmodell dargestellt, wobei hier als repräsentative technische Grundlage für den PN-Modellentwurf die Fertigungszelle MD 5 der Firma Gildemeister gewählt wurde. Diese beiden Abstraktionen bilden zusammen das dynamische ereignisdiskrete ProzeßmodeIl (DEDP-Modell) "Petrinetz", das in dem klassischen Ebenenmodell der Fertigungssteuerung nach Bild 1 der Maschinenebene entspricht. Die über der Maschinenebene liegende Steuerungsebene, sowie die darüber liegende PPS-Ebene (PPS: Produktionsplanung und -Steuerung) werden in dem äquivalenten Ebenenmodell - wie es hier Gegenstand der Betrachtung ist - zusammen als DEDP-Ebene "Planung und Steuerung" verstanden (Bild 1). Dabei erfolgt die Steuerung des Fertigungsablaufs in der realisierten PN-Modellstruktur des FFS über einen wissensbasierten Ansatz auf Basis der XPS-Entwicklungsumgebung "Goldworks" unter Einbeziehung deterministischer und heuristischer Optimierungsstrategien. Simulationsuntersuchungen des Fertigungsablaufs gestatten vertieften Einblick in das Systemverhalten und ermöglichen einen Vergleich der Leistungsfähigkeit der eingesetzten Strategien zur Fertigungssteuerung.