Analyse in fünf Schritten
Die simulationsgestützte Störungsanalyse läuft in fünf Schritten ab. Innerhalb dieser Sequenz werden die Ergebnisse mit Hilfe von Feedbacks und Iterationen immer weiter verfeinert und verbessert.
- Schritt 1: Produktions- und Störungsdaten erfassen
Simulationsdienstleister und Anlagenbetreiber sammeln zunächst die für das Simulationsprojekt erforderlichen Daten des realen Vorbilds: Anlagen-, Prozess- und Auftragsdaten, historische Störungsdaten und bereits implementierte Gegenmaßnahmen. Oft hilft dabei die in vielen produzierenden Betrieben gängige Dokumentation von Störungsereignissen und Instandsetzungen. Dort wird nach technischen, operativen und logistischen Störungen unterschieden; nur die technischen und operativen Störungsdaten sind für die Simulation relevant. Sie dienen der Software als Grundlage für die Störungseinstellungen. Für neu zu planende Anlagen existieren naturgemäß keine Erfahrungswerte. Doch oft kann man für die Simulation die Daten verwandter Anlagen oder Anlagenbestandteile verwenden.
- Schritt 2: Simulationsmodell konfigurieren
Anlagen-, Prozess- und Störungsdaten werden in der Software erfasst. Das Simulationsmodell wird per Fließbildgenerierung erstellt, mit Drag & Drop aus einer Apparate-Datenbank. Den virtuellen Apparaten werden Störungsparameter zugewiesen. Die Produktionsprozesse werden in Rezepten abgebildet und den Anlagen oder Pools zugeordnet. Abschließend wird die Auftragssteuerung erstellt. Eine Validierung dieses ersten Modells durch Anlagenbetreiber und Simulationsdienstleister gewährleistet, dass es die Vorbild-Anlage realitätsgetreu darstellt. Dabei wird ein graphischer Analysebaustein der Software genutzt, der die Simulationsergebnisse in Form eines Gantt-Diagramms darstellt. Auch für die Detailanalysen im kommenden Arbeitsschritt wird diese graphische Darstellung verwendet.
- Schritt 3: Störungen simulieren und analysieren
Störungseinflüsse sind unregelmäßig auftretende, nicht vorhersehbare Effekte. Für ihre signifikante Bewertung sind multiple Simulationsläufe über lange Zeiträume erforderlich. Daher werden meist ein bis fünf Jahre Betriebszeit simuliert. Das Modul ‚Statistic Analyzer‘ der Lösung variiert einen Simulationslauf beispielsweise 25- bis 100-mal, jeweils mit veränderten Startwerten. Durch die Simulation von vielen Jahren Betrieb der Produktionsanlage kann eine Vielzahl kritischer Ereigniskombinationen analysiert werden. Die multiplen Simulationsläufe werden anhand nutzerdefinierter Kenngrößen wie Produktionsmenge, Kosten und Gesamtanlageneffektivität evaluiert. Das Modul wertet die definierten Kenngrößen automatisiert aus und generiert dazu statistische Kennwerte und Histogramme. Auffällige Simulationsläufe werden untersucht, um festzustellen, welche Effekte zu besonders gutem oder schlechtem Anlagenverhalten geführt haben. Die statistische Analyse gibt hier oft Hinweise auf systematische Schwachpunkte der Anlage, die ansonsten unerkannt bleiben.
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- Schritt 4: Störungsbezogene Gegenmaßnahmen generieren
Wenn die Simulationssoftware potentielle negative Einflüsse auf den Betriebsablauf identifiziert hat, folgt das Design des Störungsmanagements durch Simulationsdienstleister und Anlagenbetreiber. Beispielweise kann der Einbau einer höherwertigen Pumpe die Ausfallhäufigkeit verringern oder eine redundante Pumpe kann im Störungsfall den Betrieb übernehmen. Auch die Bevorratung von Ersatzteilen für die Pumpe vor Ort ist eine wirksame Maßnahme. Simulationsbasiert können zudem in der Prozessregelung deutliche Verbesserungen erzielt werden. Intelligente Laststeuerungen etwa generieren in Störungssituationen zeitliche Reserven für die Instandsetzung und vermeiden so Betriebsunterbrechungen. Das entwickelte Störungsmanagement wird durch erneute Simulation getestet. So lassen sich Verbesserungen numerisch belastbar aufzeigen und im Rahmen einer Investitionsrechnung begründen. Auch zeigen sich dann unter Umständen Fortschritte bei weichen Faktoren, wie zum Beispiel ein ruhigerer Betriebsablauf aufgrund verbesserter Steuerung.
- Step 5: Störungsmanagement in die reale Produktion implementieren
Abschließend werden die entwickelten technischen und organisatorischen Maßnahmen in die reale Produktionsanlage implementiert. Dabei lassen sich organisatorische Aspekte in vielen Fällen einfacher realisieren als die technischen. Und obendrein führen sie oft auch noch schneller zu messbaren Erfolgen.
