Simulationsbasierte Auslegung flexibler Fertigungssysteme der Holz- und Möbelindustrie: Fid-Bau Portal

Simulationsbasierte Auslegung flexibler Fertigungssysteme der Holz- und Möbelindustrie

Armbrecht, Christian

Ein Merkmal des Konzepts der branchenspezifischern Simulationsumgebung ist der gekoppelte Einsatz einer diskreten ereignisorientierten Ablaufsimulation mit dreidimensionalen Kinematiksimulationen. Während die Materialflusssimulation eine Analyse hinsichtlich Fertigungszeiten und -kosten ermöglicht, dienen die Werkzeuge zur 3D-Simulation der Ermittlung technologischer Kennwerte wie Geschwindigkeiten, Taktzeiten oder Arbeitsräumen von Fertigungseinrichtungen. Gewählt wurde ein objektorientierter Ansatz, welcher eine hierarchische und parametrisierte Modellierung erlaubt. Entscheidend ist in diesem Zusammenhang die methodengesteuerte Verknüpfung von Material- und Informationsfluss, einhergehend mit der Entwicklung der zugehörigen Datenstrukturen, die sich aus dem Produkt- und Maschinenspektrum der Holz- und Möbelindustrie ergeben. Zur exemplarischen Umsetzung des entwickelten Konzeptes wurde eine Entwicklungsumgebung für Simulationsanwendungen eingesetzt, welche die gestellten Anforderungen hinsichtlich objektorientierter Programmierung, Parametrisierbarkeit und hierarchischer Modellierung erfüllt. Anhand eines Beispiels aus der industriellen Büromöbelfertigung wird dargestellt, wie der Entwurf eines neuartigen Holzbearbeitungszentrums auf Basis einer Parallelkinematik unterstützt werden kann. Die Auslegung des parallelkinematischen Bearbeitungszentrums für die Möbelindustrie erfolgte aus technischer Sicht mit Hilfe einer Mehrkörpersimulationsumgebung. Zur Erprobung der Methodik bei der ganzheitlichen Auslegung eines flexiblen Produktionssystems diente ein Anwendungsfall aus der Vorfertigung von Gebäuden in Holztafelbauart. Die hohe Dynamik des parallelkinematischen Bearbeitungszentrums führt zu einer Verringerung der Rüst- und Nebenzeiten bei der Bauteilfertigung. Durch Integration einer Hochfrequenzspindel, welche eine HSC-Bearbeitung ermöglicht, konnten auch die Bearbeitungszeiten signifikant reduziert werden. Insgesamt ist so eine Senkung der Fertigungszeiten um mehr als 50 % erreichbar. Das neue Maschinenkonzept besitzt das Potenzial, zwei konventionelle Bearbeitungszentren zu ersetzen und gleichzeitig bei geringeren Kosten zu produzieren.