Simulation for digital manufacturing

Abstract

Digitalisation has been among the most-often discussed developments of our modern society for decades and it increasingly stretches to manufacturing. Industrial processes merge with information technologies, accelerated by rapidly increasing amount of data and newly developed smart algorithms. This thesis focuses on demands of digital manufacturing and a neutral evaluation of smart algorithms. Digitalisation is a vast field. Various solutions have been suggested lately and establish further continuously. Companies feel increasingly pressured to amend their structures to smart and agile factories. These wide-spanning refurbishments often lack concrete objectives and clear target figures for successful implementation. This limits the clarity for comparing different solutions. Deriving from a discussion on purposes of digitalisation, simulation and calculation models have been established to evaluate and rate the most valuable approaches. A test and development system is established, which is suitable to compare different smart production IT solutions. Based on this practical case, a concrete evaluation is described. An exemplary production line is evaluated to find requirements for improved flexibility. After a critical discussion about the suitability of the suggested solution, assistance systems and mathematical models are introduced with which development and optimisation of smart production structures can be implemented in a given manufacturing system.

Digitalisierung gehört seit Jahrzehnten zu den am häufigsten diskutierten Entwicklungen unserer heutigen Gesellschaft und erstreckt sich zunehmend auch auf die Produktion. Industrielle Prozesse verbinden sich mit Informationstechnik, beschleunigt durch rasant steigende Datenmengen und neu entwickelte, smarte Algorithmen. Diese Arbeit fokussiert sich auf die Anforderungen digitaler Fertigung und eine neutrale Bewertung smarter Algorithmen. Digitalisierung ist ein breites Feld. Verschiedene Lösungen wurden zuletzt vorgeschlagen und entwickeln sich kontinuierlich weiter. Unternehmen stehen zunehmend unter Druck, ihre Strukturen zu smarten und agilen Fabriken zu entwickeln. Diese weitreichenden Erneuerungen lassen oft konkrete Ziele und klare Zielvorgaben für eine erfolgreiche Implementierung vermissen. Dies reduziert die Klarheit im direkten Vergleich verschiedener Lösungen. Ausgehend von einer Diskussion über den Zweck der Digitalisierung, wurden Simulations- und Berechnungsmodelle entwickelt um vielversprechende Anwendungen zu bewerten und zu klassifizieren. Ein Test- und Entwicklungssystem wurde eingerichtet, um verschiedene smarte IT-Lösungen im Produktionsumfeld vergleichen zu können. Nach einer kritischen Diskussion, in wie fern die vorgeschlagene Lösung geeignet ist, werden Assistenzsysteme und mathematische Modelle vorgestellt, die die Entwicklung und Optimierung smarter Produktionsstrukturen für ein gegebenes Fertigungssystem unterstützt.