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3D Simulationssoftware für Industrie und Logistik

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Der Begriff Simulation wird in den verschiedensten Zusammenhängen verwendet.

Nicht jeder meint das Gleiche. Nicht immer ist tatsächlich Simulation gemeint. Deswegen möchten wir im Hinblick auf das Angebot der tarakos GmbH einen Überblick über Simulationssoftware und dieses Themengebiet liefern.

»Was ist Simulation?
»Was ist Simulationssoftware
»Einsatzgebiete in Industrie & Logistik
»Vorteile einer guten 3D Simulationssoftware
»Grenzen einer Simulation mithilfe von Software
»Die 3D Simulationssoftware der tarakos GmbH

Was ist Simulation?

Simulation ist vereinfacht gesagt: „So tun als ob“. Mit Hilfe eines Experiments wird etwas „nachgespielt“, was nicht oder nur sehr aufwendig zu berechnen ist.

In der VDI-Richtlinie 3633 für die Simulation von Logistik-, Materialfluss- und Produktionssystemen, wird es so ausgedrückt:

Simulation ist ein Verfahren zur Nachbildung eines Systems mit seinen dynamischen Prozessen in einem experimentierbaren Modell, um zu Erkenntnissen zu gelangen, die auf die Wirklichkeit übertragbar sind.

Simulationssoftware - Was ist das?

Es gibt eine Vielzahl von Simulationen (Logistik, 3D Simulation, 2D Simulation, Strömung, Fertigung, in der Verfahrenstechnik, zur Wetterprognose, etc.) Wir möchten uns hier auf die Anlagenplanung beziehungsweise die Fabrikplanung im engeren Sinn beschränken. Grundsätzlich sagt Simulation nichts über die Art der Durchführung und der Darstellung aus, kann als Experiment in einer realen Anlage erfolgen oder als Rollenspiel durchgeführt werden. Im Prinzip ist für eine Simulation kein Computer mit der jeweiligen Software erforderlich. Das wäre natürlich aufwendig und umständlich. Auch die Darstellung des Ablaufes wäre schwer zu vermitteln. Hier bietet sich Virtual Reality-Technik, wie zum Beispiel eine Simulationssoftware an, da in einer „Echtzeitszene“ eine Maschine oder Anlage, ein Produktions- oder Logistikprozess mit allen wesentlichen Funktionen, Geometrien und Verhalten nachgebaut werden kann (z.B. Länge einer Transportstrecke, Bearbeitungszeit von Prozessschritten, Geschwindigkeiten von Robotern, Takte von Produktionsstraßen, Anlieferungszeitpunkte aus der Logistik, etc.). Einzelne Maschinen und Anlagen stehen im Zusammenhang und Abhängigkeiten mit anderen Abläufen in der virtuellen Anlage. So entsteht eine virtuelle Anlage, ein Modell, in denen der Prozess nach bestimmten Regeln abläuft. Je genauer und realitätsnaher der zu simulierende Prozess nachgebaut wird, desto präziser bzw. exakter stimmen die Ergebnisse der digitalen Fabrik mit einer möglichen Realität überein.

Simulationssoftware in der Industrie und Logistik

Es gibt in der Logistik und Produktionsplanung sehr unterschiedliche Systeme:

High-End-Simulationssysteme: für die aus der Reihe der eigenen Mitarbeiter ein Spezialist ausgebildet werden muss, der dann mit einer Programmierung und 3D-Konstruktion eine Simulation durchführt und die Ergebnisse durch Statistiken und Analysen dokumentiert. Durch Variierung einer Vielzahl von Parametern wird Einfluss auf das Ergebnis genommen, so dass sich Verfahren zur Veränderung der Einflussgrößen ergeben, aus denen sich die  optimale Anlagenkonstellation ergibt. Das ist zwar sehr genau, aber auch aufwendig. Die Ergebnisse werden oft auch nur als 2D-Ansicht mit den stilisierten Materialflüssen angezeigt. Die Systemkosten pro Arbeitsplatz (Softwarelizenzen, Training, Hardware) belaufen sich dann schnell im Bereich von  30 bis 50 TEUR.

Pragmatische Fabrikplanung mit dem taraVRbuilder: Dieses Verfahren bietet einem Produktions- und Logistik-Fachmenschen (der in der Regel kein Softwarespezialist ist)  die Möglichkeit, ohne Programmierung und 3D-Konstruktion aus einer großen Menge von bereits  vorbereiteten virtuellen Fertigungs- und Materialflusskomponenten per Drag & Drop mit der Maus oder auch am großen Touchscreen eine Anlage zusammenzubauen. 

Damit trotzdem eine hohe Flexibilität bei der Verwendung von standardisierten Elementen bleibt, sind die vorbereiteten Komponenten in der Geometrie und im Verhalten parametrierbar. So entsteht praktisch das Simulationsmodell mit dem Zusammenbau von virtuellen Anlagenteilen  und dem Einstellen der jeweiligen Parameter. Als Ergebnis sieht man, was in der virtuellen Welt passiert. Man kann mit der Veränderung der Anordnungen Varianten entwickeln und so die optimale Anlagen-Konstellation für das eigene Projekt und die Produktionsplanung herausarbeiten. Dieser Ansatz ist pragmatisch und erreicht nicht die Simulationstiefe der High-End Systeme, aber die Systemkosten pro Arbeitsplatz (Lizenz, Schulung, Hardware) liegen deutlich unter 10.000 EUR, und die Ergebnisse, gerade als attraktive 3D-Simulationen, bringen schon in einer frühen Projektphase schnell wirtschaftlichen Nutzen. Auch ein Einsatz der Prozessvisualisierung mithilfe einer Visualisierungssoftware in Präsentationen von Anlagen zur Schulung oder Verkauf trägt zum besseren Verständnis bei.

Vorteile der 3D-Simulation mithilfe von Simulationssoftware

  1. Umso besser die 3D-Simulation ist, also umso genauer das Verhalten einer Anlage nachgestellt wird, umso wertvoller sind die Ergebnisse. Produktions- oder Materialengpässe werden erkannt und Abläufe optimiert, bevor die eigentliche Anlage real gebaut wird. So werden Investitionen abgesichert, der Ressourceneinsatz an Geld, Zeit, Energie und Arbeitszeit minimiert. Werden erst in der Realisationsphase Planungsfehler offenbar, so ist die Behebung überproportional teuer und zeitaufwendig.
  2. Bei kleinen und mittleren Anlagen werden immer noch häufig Excel Tabellen aufgebaut, um Durchsätze einer Gesamtanlage zu berechnen. Das ist sehr aufwendig und oft ungenau, weil viele Annahmen theoretisch sind und die Ergebnisse  optisch nicht nachvollzogen werden können.
  3. In der 3D-Simulation sieht man direkt das Ergebnis, also z.B. einen Materialstau, oder das Warten eines Mitarbeiters auf Montagematerial, somit kann auch die Intralogistik effektiv verbessert werden. Aber auch die geometrischen Anordnungen, also ob genug Platzbedarf ist oder ob es zu Kollisionen kommt.

Grenzen der Simulation

Eine Materialflusssimulation bzw. Materialflussplanung ist nur so gut, wie das Modell. Bezogen auf den taraVRbuilder heißt das, dass die Anlage mit den vorhandenen und schon vorbereiteten Modellen möglichst realitätsnah, mit allen Taktzeiten der Maschinen, Transportgeschwindigkeiten, Quellen und Senken, sowie Strategien und Sonderbehandlungen, etc.  berücksichtigt werden müssen. Ist nicht immer zu 100% möglich, allerdings kann durch spezielle Tricks nachgeholfen werden.

Umso komplexer und größer eine Anlage wird, umso ungenauer kann des Ergebnis werden. Deswegen müssen die Ergebnisse auch immer noch mal „mit gesunden Menschenverstand“ oder mit der Erfahrung eines Logistikers oder Fabrikplaners kritisch hinterfragt werden. Die Auswahl der Simulationssoftware, also ob ein spezielles High-End-Simulationssystem oder ein pragmatische 3D-Simulationstool wie der taraVRbuilder notwendig bzw. zielführend sind, hängt vom Einzelfall ab. Beim taraVRbuilder erhält der Anwender einen optischen Eindruck von der Anlage als auch Durchsatzstatistiken an neuralgischen Stellen in der Anlage.

Was ist das Besondere am taraVRbuilder

Es ist die perfekte 3D-Simulationssoftware für den Logistiker und Fabrikplaner (siehe Fabrikplanungssoftware) , der einfache und  mittelkomplexe Anlagen in pragmatischer Weise aufbauen kann. Aus über 500 vorbereiteten Elementen der taraVRbuilder-Bibliotheken, die in der Geometrie und im Verhalten parametriert werden können, kann er sich mithilfe der Animationssoftware seine Anlage zusammenbauen. Individuell kann er 2D-Layouts  und 3D-Gebäude importieren als auch projektspezifische Güter (Paletten, Motorblock,  etc.) aus 3D-CAD Systemen verwenden. Neben der 3D-Virtual Reality Szenen kann er auch daraus Videos für Präsentationen ableiten.

Simulation ist also im weiteren Sinne „das Vorbereiten, Durchführen und Auswerten gezielter Experimente mit einem Simulationsmodell“ - nicht mehr, aber auch nicht weniger. Welche 3D-Simulationssysteme bzw. Simulations Software und welche Methode gewählt werden, hängt vom möglichen Aufwand, den zur Verfügung stehenden Ressourcen und dem letztlichen Simulationsziel ab (Beispiel: Eine neue Produktionsanlage im Rahmen der Industrie 4.0).

 

Mehr Details zu unserer 3D Simulationssoftware taraVRbuilder

Ihr Ansprechpartner

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Jörg Vorhölter
Kundenbetreuer
+49 391 597 495-42
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