Simulationstools in der Produktion

Ingenieurwissenschaften und Informatik

Version 6.0 vom 02.10.2019

11M0630

Simulation Tools in Production Planning

• Entwicklung und Produktion (M.Sc.)
• Lehramt an berufsbildenden Schulen - Teilstudiengang Metalltechnik (M.Ed.)
• Informatik - Verteilte und Mobile Anwendungen (M.Sc.)

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Die stetig kürzeren Markteinführungszeiten und steigenden Qualitätsanforderungen neuer Produkte sind künftig nur durch weitestgehende Synchronisation der Produkt- und Produktionsentwicklung mit datendurchgängigen Softwaretools erreichbar, die auf der Produktionsseite abgesicherte Zielkosten und Qualität, steile Produktionsanlaufkurven und optimalen Anlagenbetrieb sicherstellen. Das zentrale Lernziel des Modules ist daher das Verstehen und Anwenden moderner, kommerzieller Simulationstools zur datendurchgängigen Modellierung virtueller Produktionslinien in den subsequenten Bereichen der Umformtechnik und Produktmontage.

• Unit I Simulation umformtechnischer Prozesse
• 1. Strategien der Umformsimulation
• 2. Grundlagen der nicht-linearen Finite Elemente Methode (FEM)
  2.1 Erstellung des virtuellen Modells
  2.2 Materialeigenschaften
  2.3 Werkzeuge und Kontaktbedingungen
  2.4 Prozessablauf
  3 Einführung in die Programme AUTOFORM und SIMUFACT
  3.1 Selbständige Simulationsübungen Unit II Simulationsgestützte Auslegung von Produktionsabläufen
• 1. Grundlagen zur Simulationstechnik
  1.1 Simulationtechniken und Simulationswerkzeuge
  1.2 Simulationseinsatz in der Digitalen Fabrik
• 2. Prozesssimulation
  2.1 Lackiersimulation
  2.2 Spritzgießsimulation
• 3. 3D-Layoutplanung
  3.1 Verfahren, Werkzeuge, Grenzen
• 4. Robotersimulation
  4.1 RRS (Realistic Robot Simulation)
  4.2 Kollisionsvermeidende Bahnplanung
  4.3 Offline-Programmierung von Industrierobotern
• 5. Ergonomiesimulation
  5.1 Erreichbarkeitanalysen
  5.2 Ergonomieanalysen
• 6. Toleranzsimulation
  6.1 Verfahren, Werkzeuge, Grenzen
• 7. Ereignisorientierte Simulation
  7.1 Funktionsweise
  7.1 Simulation von Montageabläufen
  7.3 Analyse manueller und automatischer Montagesysteme
• 8. Selbständige Simulationsübungen

Wissensverbreiterung
Die Studierenden verstehen die grundsätzlichen Intentionen und Voraussetzungen der virtuellen Modellierung von Produktionsprozessen durch Einsatz numerischer Methoden und Softwarewerkzeuge, die den aktuellsten Erkenntnisstand industrieller Produktion widerspiegeln

Wissensvertiefung
Sie haben umfassendes detailliertes und kritisches Wissen über die Funktionen, die Anwendungen und den effektiven Einsatz kommerzieller FEM-Programme für umformtechnische Analysen und Simulationstools zur Auslegung von Fertigungs- und Montageprozessen. Die Studierenden verfügen über vertieftes Wissen zur werkstückspezifischen Anwendung geeigneter Simulationswerkzeuge.

Können - instrumentale Kompetenz
Die Studierenden erstellen unter Anwendung der FE-Methode virtuelle Prozeßmodelle unter Definition der Materialeigenschaften, der Werkzeuge und Kontaktbedingungen sowie des Prozeßablaufes. Sie interpretieren die Anayseergebnisse bzgl. Machbarkeit, Produkteigenschaften, Kosten und leiten die Werkzeugbeanspruchung und Auslegung der sicherheitsrelevanten Armierungen aus den Prozeßmodellen ab.

Die Studierenden entwickeln und bewerten mit Hilfe integrierter, skalierbarer, flexibler Simulationsprogramme Lösungen zu Produktionsabläufen und -layouts und führen die Detailplanungen bis zum virtuellen 3D-Design der Produktionslinie einschließlich Kostenanalyse durch. Sie verfügen über die Fertigkeiten, einzelne Fertigungsprozesse simulationsgestützt zu planen und daraus u.a. die Programmierung von Roboterzellen abzuleiten.
Können - kommunikative Kompetenz

Können - systemische Kompetenz
Die Studierenden erwerben durch theoretisches Verständnis und in selbstständigen Simulationsübungen Methodenkompetenz zur Bearbeitung nichttrivialer Problemstellungen der Produktionsplanung.
Im Bereich Umformsimulation wenden Sie entsprechend dem neuesten Industriestandard Systemkenntnisse der Simulationstools AUTOFORM und SIMUFACT an. Im Bereich der Simulation von Produktionsabläufen werden die Programmsysteme Process Designer, Process Simulate, Plant Simulation und DELMIA V5 eingesetzt.

Art der Lehrveranstaltung: Vorlesung mit selbstständigen Übungen

Module "Umformtechnik", "Montagetechnik und Automatisierung" und "Advanced Virtual Prototyping"

Adams, Bernhard

• Adams, Bernhard
• Rokossa, Dirk

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Kleiner, M., Schilling, R.: Prozeßsimulation in der Umformtechnik, Teubner Verlag, Leipzig, 1994Lange, K. :Umformtechnik 1, Grundlagen, Springer-Verlag, Berlin 1984Lange, K. :Umformtechnik 4, Sonderverfahren, Prozeßsimulation, Produktion, Springer-Verlag, Berlin 1993Uthoff, J.: Offenes, modulares System zur zellenorientierten Robotersimulation, VDI-Verlag, Düsseldorf, 1998 Neugebauer, J.-G.: Einsatz neuer Mensch-Maschine-Schnittstellen für Robotersimulation und -programmierung, Springer-Verlag, Berlin, 1997 Osterwinter, M.: Steuerungsorientierte Robotersimulation, Vieweg-Verlag, Braunschweig, 1992 Wloka, D. W.: Robotersimulation, Springer-Verlag, Berlin 1991Wünsch, Georg: Methoden für die virtuelle Inbetriebnahme automatisierter Produktionssysteme, Utz München, 2008Wenzel, Sigrid; Weiß, Matthias; Collisi-Böhmer, Simone; Pitsch, Holger; Rose, Oliver: Qualitätskriterien für die Simulation in Produktion und Logistik – Planung und Durchführung von Simulationsstudien, Springer Berlin, 2008Kühn, Wolfgang: Digitale Fabrik: Fabriksimulation für Produktionsplaner, München Hanser Verlag, 2006Bayer, Johann: Simulation in der Automobilproduktion, Springer Berlin, 2003Sauerbier, Thomas: Theorie und Praxis von Simulationssystemen – eine Einführung für Ingenieure und Informatiker mit Programmbeispielen und Projekten aus der Technik, Braunschweig Vieweg, 1999Kuhn, Axel: Simulation in Produktion und Logistik – Fallbeispielsammlung, Springer Berlin, 1998Schmidt, Ulrich: Angewandte Simulationstechnik für Produktion und Logistik, Dortmund Verlag Praxiswissen, 1997

Klausur 2-stündig

Projektbericht, schriftlich

Berechnungsaufgaben, Fragen zum Verständnis

Selbstständiges Aufbauen der Prozessmodelle, Durchführung der Simulationen, Auswertung der Analyseergebnisse sowie Präsentation der Ergebnisse im Rahmen der Programmieraufgabe

KlausurKenntnisse der Produktionsprozesse und eingesetzten Simulationsmethoden, Vertiefte Kenntnisse der Modellbildung, deren Verifizierung und Validierung. Fähigkeit zur Interpretation der Analyseergebnisse, Fähigkeit zum Lösen anwendungsbezogener Aufgaben

1 Semester

Nur Wintersemester

Deutsch