Nutzenvalidierung cyber-physischer Systeme in komplexen Fabrikumgebungen:
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Berlin
Gito Verlag
2018
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I N HA ITSVERZEICH N IS
1 EINFUEHRUNG 1
1.1 M O TIV A TIO N
.
2
1.2 P RO BLEM STE LLU NG
.
6
1.3 ZIEL UND E IN ORDNUNG
.
9
1.3.1
FORSCHUNGSFRAGEN.
11
1.3.2 WISSENSCHAFTLICHER B E ITRA G
.13
1.4 FORSCHUNGSDESIGN UND AUFBAU DER A R B E I T
.16
2 GRUNDLEGENDE BETRACHTUNG DES DISKURSBEREICHS 19
2.1 UNTERNEHMEN UND PRODUKTIONSSYSTEM
.
19
2.1.1 PRODUKTIONSSYSTEM
E.
20
2.1.2 PRODUKTIONSSYSTEM ALS SUBSYSTEM DES UNTERNEHMENS . 23
2.1.3 PRODUKTIONSNETZE UND W ERTSCHOEPFUNGSKETTEN
.
27
2.1.4 LEISTUNGSBEWERTUNG VON PRODUKTIONSSYSTEMEN
.
30
2.2 INFORMATIONSYSTEME IN DER F A B R IK
.33
2.2.1
AUTOMATISIERUNGSPYRAMIDE.34
2.2.2 BESONDERHEITEN DES
AUTOMATISIERUNGSBEREICHS.38
2.2.3 DEZENTRALITAET UND A U TO N O M IE
.43
2.2.4 INDUSTRIE 4.0 ALS ANWENDUNGSDOMAENE VON C P S
.
49
2.3 CPS UND CPPS
.53
2.3.1 B EGRIFFSBESTIM M
UNG.
53
2.3.2 POTENZIALE IM F ABRIKKONTEXT
.
56
2.3.3 ANWENDUNGSBEISPIEL SMARTE
SENSOREN.58
2.4 F ABRIKSIM
ULATION.63
2.4.1 SYSTEM UND MODELL
.
65
2.4.2 S IM U LA TIO N
.68
2.4.3 GRUNDLEGENDE ANSAETZE DER FABRIKSIM ULATION
.
72
2.5
ZUSAMMENFASSUNG.77
3 ANFORDERUNGEN 83
3.1 GRUNDLEGENDE ANFORDERUNGSANALYSE
.
83
3.1.1 CHARAKTERISTIKA DES
ANWENDUNGSKONTEXTES.84
3.1.2 BASISANFORDERUNGEN
.86
3.1.3 AUSWAHL DES SIM ULATIONSANSATZES
.
88
3.2 ANALYSE BESTEHENDER AUSPRAEGUNGEN
.
92
3.2.1 INFORM ATIONSERHEBUNG
.
92
3.2.2
KRITERIENSET.93
3.2.3 AUSWAHL EXISTIERENDER A N SAETZE
.
97
3.3
SCHLUSSFOLGERUNGEN.
107
3.4
ANFORDERUNGSKATALOG.110
3.4.1 VALIDIERBARKEIT DES EINSATZES VON C P S
.
110
3.4.2 BREITES ANWENDUNGSSPEKTRUM
.
111
3.4.3 AUFWANDSARME M
ODELLIERUNG.113
3.4.4 EINBEZIEHUNG ALLER RELEVANTEN STAKEHOLDER
.
114
3.4.5 TECHNISCHE
ANFORDERUNGEN.116
3.5
ZUSAMMENFASSUNG.
118
4 KONZEPTION EINER FORSCHUNGSPLATTFORM 121
4.1 VORGEHEN DER KONZEPTERSTELLUNG
.
121
4.1.1 SYSTEMZIEL UND SYSTEMIDEE
.122
4.1.2 ABSTRAKTIONSSTUFEN UND
MODELLIERUNGSHIERARCHIE.123
4.1.3 METHODIK DES ENTWICKLUNGSPROZESSES
.
125
4.2 A NW
ENDERSICHT.128
4.2.1
ANWENDUNGSPOTENZIALE.128
4.2.2 AKTEURS- UND
ROLLENMODELL.133
4.2.3 NUTZERPERSPEKTIVEN
.135
4.3 ARCHITEKTURSICHT UND SYSTEMDESIGN
.139
4.3.1 HYBRIDES S IM
ULATIONSPRINZIP.140
4.3.2
FABRIKBETRIEBSSYSTEM.143
4.3.3 PRODUKTIONSOBJEKTE
.148
4.3.4 MATERIALFLUSS UND L O G IS TIK
. 150
4.3.5
INFORMATIONSFLUSS.
151
4.3.6 CPS-BEFAEHIGUNG VORHANDENER INDUSTRIEOBJEKTE
.153
4.4 SYSTEM ELEM
ENTE.154
4.4.1 CUBES
.
155
4.4.2 TRANSPORTSYSTEM
.156
4.4.3 PUFFER UND L AE G E
R.157
4.4.4 BETRIEBLICHE ANWENDUNGSSYSTEME
.
158
4.4.5 WEITERE E LE M E N TE
.
162
4.5 M
ODELLIERUNG.
163
4.5.1
VORGEHENSMODELL.
164
4.5.2 D ATEN AU FN AH M E
.165
4.5.3 WIEDERVERWENDUNG VON KOM PONENTEN
.
168
4.6
ZUSAMMENFASSUNG.169
5 PROTOTYPISCHE IMPLEMENTIERUNG 173
5.1 VORBETRACHTUNG UND IN TE N TIO N
. 174
5.2 A RC H ITE K TU RS IC H
T.176
5.2.1 GRUNDLEGENDE AUSWAHLENTSCHEIDUNGEN
.
176
5.2.2 S YSTEM
ARCHITEKTUR.179
5.2.3 DATENHALTUNG
.
180
5.2.4 ANBINDUNG BETRIEBLICHER ANWENDUNGSSYSTEME
.
183
5.2.5 ANBINDUNG VON IN DU STRIEOBJEKTEN
.
186
5.3 CUBES
.
187
5.3.1
HARDWAREENTWURF. 187
5.3.2 SOFTW AREIM PLEM
ENTIERUNG.189
5.3.3 K O M PO NE NTEN TEST
.
209
5.4 TRANSPORTSYSTEM
.213
5.4.1
HARDWAREBEREITSTELLUNG.213
5.4.2 SOFTW AREIM PLEM ENTIERUNG
.
216
5.4.3 K O M PO NE NTEN TEST
.
220
5.5
ZUSAMMENFASSUNG.222
6 VALIDIERUNG DES SIMULATIONSKONZEPTS 225
6.1 BEGRIFFSEXPLIKATION UND
ZIELDISKUSSION.225
6.2 ANFORDERUNGEN UND RESULTIERENDES VORGEHEN
.
227
6.3 TESTFALL B A U S TA H
L.
230
6.3.1
DATENERHEBUNG.
232
6.3.2 M
ODELLIERUNG.239
6.3.3
SIMULATIONSDURCHFUEHRUNG.243
6.4 ABSCHLIESSENDE DISKUSSION DER VALIDIERUNGSERGEBNISSE
.
251
7 ERGEBNISSE UND SCHLUSSBETRACHTUNG 255
7.1 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE
.
255
7.1.1
FORSCHUNGSLUECKE.
257
7.1.2 SIMULATIONSKONZEPT
.
258
7.1.3 SIM ULATIONSUM
GEBUNG.
260
7.1.4 BEITRAG ZUR F ORSCHUNG
.
260
7.2 KRITISCHE W UE RD IG U N G
.263
7.3 A U S B LIC K
.
264
LITERATURVERZEICHNIS 267
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 291
TABELLENVERZEICHNIS 295
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS 297
ANHANG 299 |
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