Einsatz der Simulationstechnik in der Elektronik-Fertigung

Der gnadenlose Kampf auf den Weltmärkten erfordert heute Produktionsumgebungen, die optimal auf die dort gefertigten Produkte angepasst sind. Somit entscheidet sich heute oftmals bereits während der Planung einer neuen Linie oder Fertigungshalle, ob man mit dem Produkt rechtzeitig am Markt ist, konkurrenzfähig ist und ob man Geld verdient. Im Normalfall lassen sich die Randbedingungen nur erfüllen, wenn eine optimale Planung erfolgt. Mit zunehmender Komplexität der Fertigungsschritte, der Zahl der Produkte und der geforderten Flexibilität wird es immer schwieriger diese Aufgabe mit Bleistift und Papier zu erledigen. Im Folgenden beschreiben wir rechnergestützte Verfahren, die von der Fa. computerhansa, Gesellschaft für Prozess- und Datentechnik mbH in München angeboten werden.

Noch vor wenigen Jahren waren leistungsfähige Simulatoren für Produktionsanlagen auf teure Großrechner angewiesen. Die Erstellung eines Simulationsmodells dauerte lange, war wenig anschaulich und erforderte teure hoch qualifizierte Ingenieure. Oft waren die Ergebnisse derartiger Simulationsprojekte enttäuschend, da Realität und Simulation zeitlich auseinander liefen oder Ergebnisse einfach falsch waren. So könnte man meinen, dass Simulation in der Fertigung kein Thema mehr sei.

Eine Ende 1996 von der TU/München und Uni/Erlangen durchgeführte Studie zum Stand der Simulationstechnik in Deutschland brachte jedoch ganz andere Ergebnisse. So setzen 96% der befragten Unternehmen, die schon vorher Erfahrungen gesammelt hatten, Simulationstechniken weiterhin ein. Die Enttäuschung über den Nutzen der Technik ist somit extrem gering. Weiterhin erstaunlich ist, dass bei den befragten Firmen die Realisierungsdauer von Simulationsprojekten zu 69% unter zwei Monaten lag. Die Befragung ergab ausserdem, dass rund 80% der Anwender den Nutzen im Verhältnis zum Aufwand mit "sehr groß" oder "groß" angaben. -Damit sollten Skeptiker erkennen, dass alte Vorurteile überholt sind.

Der erfolgreiche Einstieg in die Technik setzt voraus, dass zunächst die zu simulierende Aufgabe klar beschrieben wird und das Simulationsziel feststeht. Nachdem in einer Fertigung in erster Linie gefertigt werden muss, empfiehlt es sich anfangs ggf. externe Hilfe hinzuzuziehen und das Projekt mit Festpreis und Erfolgsgarantie zu vergeben.

Die Vorgehensweise ergibt sich analog aus der üblichen Planung. Es werden alle Bearbeitungsstationen hinsichtlich Ihres Zeitverhaltens erfasst. Dies ist auch für die zu fertigenden Produkte nötig. Nicht vergessen werden dürfen alle Transportvorgänge und Puffer, die halbfertige Baugruppen aufnehmen sollen. Je nach verwendetem Software-tool erfolgt nun eine mehr oder minder einfache Umsetzung der geplanten oder vorhandenen Anlage in das Rechnermodell. Die folgenden Beispiele wurden alle mit ProModel entwickelt. Die größte Schwierigkeit ergibt sich jedoch aus der Entscheidung wie genau Details simuliert werden müssen. Die Kunst der Simulation besteht nämlich im richtigen Weglassen.

Bei einem modernen Simulationswerkzeug kann das Modell anschaulich animiert werden, so dass Modellfehler, Ablauffehler oder sonstige Abweichungen von der Realität zumindest qualitativ sofort erkannt werden können. Je nach verwendeter Rechnergeschwindigkeit lässt sich eine 8h-Schicht innerhalb weniger Minuten an einem PC simulieren.

In nebenstehendem Beispiel erkennt man die Fertigung von Mobiltelefonen mit zugehöriger Basiseinheit. Die Planungsaufgabe wurde durch diverse mitlaufende Zähler versehen, um Belegungs- und Durchsatzzahlen verfolgen zu können. Selbst die Lagerorganisation samt Liefer-LKW wurden in die Simulation mit einbezogen. Der Getränkeautomat symbolisiert, dass auch Schicht- und Pausepläne berücksichtigt werden können.