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Projektierung und Simulation einer vollautomatischen Verpackungslinie

Simulationstechnik in der Auftragsabwicklung der Rovema Verpackungsmaschinen GmbH, Fernwald

Projektierung und Simulation einer vollautomatischen Verpackungslinie
Über dieses Buch
  • Art: Diplomarbeit
  • Autor: Steffen Becker
  • Abgabedatum: Februar 1999
  • Umfang: 138 Seiten
  • Dateigröße: 3,4 MB
  • Note: 1,0
  • Institution / Hochschule: Fachhochschule Gießen-Friedberg Deutschland
  • ISBN (eBook): 978-3-8324-2159-5
  • ISBN (Paperback) :
    978-3-8324-2159-5 P
  • ISBN (CD) :978-3-8324-2159-5 CD
  • Sprache: Deutsch
  • Prämierung:
  • Arbeit zitieren: Becker, Steffen Februar 1999: Projektierung und Simulation einer vollautomatischen Verpackungslinie, Hamburg: Diplomica Verlag
  • Schlagworte: Simulation, Anlagenbau, Verpackung, Auftragsabwicklung, Projektierung

Diplomarbeit von Steffen Becker

Einleitung:

Die zunehmende Komplexität der heutigen Produktionsanlagen läßt die angenäherte Ermittlung der Leistungsfähigkeit durch überschlägige Rechenmethoden immer schwieriger werden. Bei der Planung von Neuanlagen, gerade in klein- und mittelständigen Unternehmen, wird meist auf Erfahrungswerte von bereits bestehenden Anlagen zurückgegriffen.

Die Leistungsabstimmung von mehreren Maschinen, die durch verschiedenste Arten innerhalb einer Produktionsanlage verbunden sein können, erscheint noch relativ einfach, wird aber mit zunehmender Komplexität der Produktionsanlage schwieriger, nicht zuletzt aufgrund der oft angestrebten Produkt- und Prozeßflexibilität der Gesamtanlage.

Abhilfe kann hier die Simulationstechnik bieten. Die vorliegende Diplomarbeit will anhand eines Beispiels versuchen, die Möglichkeiten eines Simulationssystems im Rahmen der Anlagenplanung einer Verpackungslinie darzustellen. Ziel ist die möglichst genaue Beschreibung und Darstellung der geplanten Produktionslinie durch ein Simulationsprogramm, ohne dabei eine real existierende Anlage zu verwenden. Vielmehr soll die Simulation auf Grundlage von Erfahrungswerten und konstruktiven Daten aufgebaut werden. Eine Überprüfung der Simulationsergebnisse ist daher nicht möglich und soll auch nicht Ziel dieser Arbeit sein. Die Simulation soll als Hilfsmittel für die Planung angesehen werden und die prinzipielle Eignung für diesen Einsatzzweck dargestellt werden. Die Integration in die betrieblichen Abläufe soll untersucht werden, das heißt an welchen Stellen sich die Einbindung der Simulationssoftware anbieten würde. Dazu gehört die Beschreibung des Ergebnisses und des Aufwandes bei der Durchführung der Simulationsstudie.

Gang der Untersuchung:

Die Bearbeitung dieser Aufgabenstellung erfolgt im wesentlichen durch fünf Unterteilungen. Zunächst wird kurz die Projekt- bzw. Auftragsabwicklung im Anlagenbau allgemein und aus Sicht des Verpackungsmaschinenherstellers untersucht. Anschließend soll eine frei gewählte Verpackungsaufgabe beschrieben und deren anlagentechnische Lösung (Projektierung) vorgestellt werden. Die Grundlagen der Simulation werden dargestellt, wobei im Anschluß, auf Basis der Projektierung die Simulationsstudie aufgebaut wird. Die wesentliche Schwierigkeit besteht dabei in der möglichst genauen Umsetzung der bis dahin geplanten Anlage in einem Simulationsprogramm. Die gewonnenen Aussagen aus den Simulationsläufen sollen direkten Bezug und eventuell eine optimierende Wirkung auf die geplante Anlage selbst oder deren Steuerung haben. Letztlich werden, wie bereits zuvor beschrieben, die Möglichkeiten der Integration in die betrieblichen Abläufe bei der Projekt- bzw. Auftragsabwicklung untersucht.

Inhaltsverzeichnis:

1. Aufgabenstellung und Zielsetzung 1
2. Firmenportrait 4
3. Projektabwicklung 6
3.1 Allgemeine Auftrags-, Projektabwicklung 6
3.2 Auftrags-, Projektabwicklung am Beispiel der Rovema Verpackungsmaschinen GmbH 10
4. Projektierung einer Verpackungslinie 14
4.1 Vorgehensweise bei der Projektierung 14
4.2 Produktbeschreibung 14
4.3 Grundlagen der Verpackung 15
4.4 Reisverpackungssystem 19
4.5 Verpackungslinie 27
4.5.1 Maschine I - Volumendosierung 31
4.5.2 Übergabe 1 - Fallrohr 32
4.5.3 Maschine II - Beutelmaschine 33
4.5.4 Übergabe 2 - Transportband 35
4.5.5 Maschine III - Beutelgruppierung 35
4.5.6 Übergabe 3 - Becherkette 36
4.5.7 Maschine IV - Kartonierer 36
4.5.8 Übergabe 4 - Band 39
4.5.9 Maschine V - Qualitätskontrolle 39
4.5.10 Übergabe 5 - Aufstellband 40
4.5.11 Maschine VI - Faltschachtel-Gruppierung 40
4.5.12 Übergabe 6 - Tisch 41
4.5.13 Maschine VII - Seitenpacker 41
4.6 Leistungsabstimmung 42
4.7 Anforderungen an den Abpackbetrieb 44
5. Grundlagen der Simulation 48
5.1 Simulator 49
5.2 Einsatzgebiete 53
5.3 Animation 55
5.4 Vorgehensweise bei der Simulation 58
5.5 Einordnung des verwendeten Simulators 63
6. Datenermittlung 64
7. Modellaufbau 67
7.1 3D-Animationsmodell 75
7.2 Analysemodell 87
8. Darstellung und Analyse der Simulationsergebnisse 104
9. Grenzen der Simulation 115
10. Einbindung der Simulation in den betrieblichen Ablauf 117
11. Bewertung der Simulationsstudie 123

Automatisiert erstellter Textauszug:

Störungen an den Übergaben werden aufgrund der sehr hohen Verfügbarkeiten vernachlässigt. Eine Störung an der Beutelmaschine hat zur Folge das mindestens zwei Portionen bzw. Beutel Reis entsorgt werden müssen. Zeitgleich mit einer Störung bleibt nur die Volumendosierung stehen und Folie wird auch nicht mehr abgezogen. Eine Störung in der Beutel-Gruppierung, bedeutet zumeist, daß ein oder mehr Beutel falsch liegen und damit die Funktion gestört wird. In diesem Fall bleiben die Übergabe 2 und alle vorgeschalteten Maschinen stehen. Die Übergabe 3 läuft weiter, um die Produktion mit nur drei Beutelmaschinen zu ermöglichen. Eine Störung im Kartonierer erzeugt, wie bereits beschrieben eine, der Anzahl der Einschubstationen entsprechende Menge an gruppierten Beuteln, ohne dazugehörenden Karton. Bei einer vierer Gruppierung bedeutet dies bei voller Belegung der Einschubstationen eine abzuführende Beutelzahl von 16. Bei der Kartoniererstörung werden keine Beutel mehr von den Beutelmaschinen angefordert, so daß diese stoppen. Die Übergabe 3 ist technisch mit dem Kartonierer direkt verbunden, und stoppt gleichzeitig, so daß die Gruppierungen zwar noch fertiggestellt, aber nicht mehr abgegeben werden können. Bei der Qualitätskontrolle [...]

Der Aufbau des Simulationsmodells beruht auf technischen Daten und Erfahrungswerten, da aus zuvor beschriebenen Gründen keine real existierende Anlage nachgebildet wird. Entsprechend dem Kapitel 4.6 liegt die Taktzeit der Beutelmaschine bei 0,6 s für 100 Takte pro Minute und bei 0,75 s für 80 Takte pro Minute. Zwischen diesen beiden Taktzahlen wird wegen der Variation des Beutelgewichts unterschieden. Die 62 g Beutel werden mit 100 Takten, während die 125 g Beutel mit 80 Takten pro Minute produziert werden. Unterschieden werden somit zwei Beutelvarianten, zwei Beutelgruppiervarianten, drei Faltschachtelvarianten, eine Schachtelgruppiervariante mit zwei unterschiedlichen Umkartonvarianten. Alle zum Aufbau des Simulationsmodell benötigten Daten können den vorangegangen Kapiteln entnommen werden. Daten, die dort nicht aufgeführt sind, werden während des Modellaufbaues angeführt. Um das Modell realistisch darstellen zu können, können auf Basis von Erfahrungswerten des Herstellers, die im folgenden beschriebenen Störungsdaten eingegeben werden. Unter der Verfügbarkeit einer Anlage versteht man allgemein die Laufdauer × 100%. Einsatzdauer Als Laufdauer wird auch die mittlere Zeit zwischen zwei Störungen (engl.: MTBF – mean time between failure) bezeichnet. Die Einsatzdauer (ED) setzt sich aus MTBF und der mittleren Zeit für Beseitigung einer technischen Störung (engl.: MTTR – mean time to repair) zusammen. Die Verfügbarkeit kann somit auch wie folgt beschrieben werden: MTBF × 100% = MTBF + MTTR MTBF × 100% ED [...]

Hersteller ist die Firma F&H Simulations B.V.; Maliebaan 88; 3581 CX Utrecht; in den Niederlanden. Lieferant ist die F&H Simulationssoftware GmbH; Heinrich Hertzstraße 34; 40699 Düsseldorf-Erkrath. Im Internet ist das Unternehmen unter der Adresse http://www.taylorii.com zu erreichen. Taylor II gehört zu den diskreten, ereignisorientierten Simulatoren und unterstützt eine Vielzahl von vordefinierten, statistischen Verteilungen. Zeichnungen von CADSystemen können nach dem Speichern als Plotter-Ausgabedatei (.plt) genau wie Bitmap-Bilder (.bmp) als Hintergrundbilder der Simulation geladen werden. Zusätzlich bietet ein 2D- bzw. 3D-Iconeditor die Möglichkeit eigene Elemente zur realistischen Animation selber zu erstellen oder zu ändern. Außerdem kann durch ein eigenes Sprachmodul, dem Taylor-Language-Interface, ein, durch das Menü nicht vordefiniert einsetzbares Verhalten des Modells, selbst erzeugt werden. [...]

Arbeit zitieren:
Becker, Steffen Februar 1999: Projektierung und Simulation einer vollautomatischen Verpackungslinie, Hamburg: Diplomica Verlag

Schlagworte:
Simulation, Anlagenbau, Verpackung, Auftragsabwicklung, Projektierung

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