Simulation einer Montagelinie von Straßenbahnen

Abstract

Die gegenständliche Diplomarbeit wird im Rahmen des Forschungsprojektes FOGE STRABA (Forschungsgemeinschaft Straßenbahn) erstellt. Der Schwerpunkt "Produkt- und Produktionsstruktur" in diesem Projekt wird in Kooperation zwischen dem Institut für Fertigungstechnik und Hochleistungslasertechnik der TU-Wien (IFT) und BOMBARDIER TRANSPORTATION SYSTEMS (BT) durchgeführt. Im Rahmen des Schwerpunktes werden u.a. Fertigungs- und Montageabläufe im Werk Wien analysiert, um Verbesserungsvorschläge abzuleiten. Der Hauptansatz ist die Optimierung der Mitarbeiterauslastung unter Einhaltung des Kundentaktes. Dieses Ziel macht es erforderlich die unterschiedlichen Mitarbeiterauslastungen einzuschätzen, wenn die Mitarbeitermannschaftsgröße sich ändert. Da Simulationsmodelle Systeme mit den Zustandsänderungen über die Zeit beschreiben und die Durchführung von "Was wäre wenn?" - Analysen ermöglichen, eignet sich der Einsatz der Simulation als Problemlösungswerkzeug bei der Zielerreichung. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird ein Simulationsmodell erstellt, das die Endmontagelinie der Straßenbahn "Manchester" abbildet, deren Produktion bis August 2011 geplant ist.<br />Nachdem der Bau von Straßenbahnen sich von einer klassischen Serienproduktion, wofür Simulationsstudien vorrangig verwendet werden, in vieler Hinsicht unterscheidet, ergeben sich für die Modellbildung spezifische Aufgabenstellungen. Diese sind die Modellierung des Lern- und Änderungskurveneinflusses, des Einflusses anderer Produktionen, der Rückwärtsterminierung und der flexiblen Zuteilung der Mitarbeiter zu den Prozessen, mit der die Aufstockung der Mitarbeiteranzahl bei einem laufenden Prozess ermöglicht wird. In dieser Diplomarbeit wird beschrieben, wie diese Aufgabenstellungen für BT bewältigt werden.<br />Zusätzlich wird im Rahmen der Modellerstellung ein Bedienpanel mit der Programmiersprache "Visual Basic for Applications" programmiert. Mit diesem Bedienpanel wird ermöglicht, dass der Anwender die wichtigsten Parametervariationen (verfügbare Mitarbeiteranzahl je Station, maximale und minimale Werte für Mitarbeiteranzahl je Prozess und Vorgabezeit je Prozess) und die Steuerung der Funktionalitäten, die sich aus der spezifischen Aufgabenstellungen ergeben, aus einer Schnittstelle verwalten kann.<br />Das Modell wird verifiziert, indem analytisch berechnete Zielgrößen unter bestimmten Parameter mit den Simulationsergebnissen verglichen werden. Es wird Experimente unter Parametervariation durchgeführt, bei denen iterativ eine "best-mögliche" Parameterkonstellation gesucht wird.<br />Die Ergebnisse der Experimente, die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführt werden, werden vorgestellt. Der Einsatz und Erweiterungsmöglichkeiten bei BT werden diskutiert. Somit wird ein Modell entwickelt, das den Anforderungen vom BT entspricht.<br />

The present thesis is written as part of the research project FOGE STRABA (Forschungsgemeinschaft Straßenbahn). The sub-item "Product- and Production"-structure is carried out in cooperation with Institute of Production Engineering and Laser Technology of the TU-Wien (IFT) and BOMBARDIER Transportation Systems (BT).<br />In the context of this sub-item manufacturing and assembly processes among others in the Vienna site are analyzed in order to derive optimization suggestions. The main approach is to optimize staff utilization in compliance with the customer cycle time. This goal makes it necessary to assess the different staff utilization, when the employee team size changes. Since simulation models describe systems with state changes in a time period and facilitate the implementation of "what if?"-analysis, is the use of simulation as a problem solving tool in achieving project objectives eligible. In this thesis a simulation model is created, which emulates the final assembly line of the tram "Manchester", whose production is scheduled until August 2011.<br />Because tram production differs from the serial production, which is more suitable for simulation studies, specific modeling tasks arise.<br />These are modeling the influence of learning curve and change curve, the influence of other productions, the backward scheduling and flexible allocation of staff to the processes by which the increase of number of employees in an ongoing process is made possible. This thesis describes how these tasks were accomplished for BT. In addition, as part of the modeling a control panel was programmed with the programming language "Visual Basic for Applications". This control panel allows the user to manage the most important parameter variations (available number of employees per station, maximum and minimum values for number of employees per process and target time per process) and to control of the functionalities that result from the specific tasks from one interface.<br />The model is verified by comparing analytically calculated results to the simulation results for a parameter setting. Experiments under parameter variation are conducted to reach a "best possible" parameter constellation iteratively. The results of these experiments are presented. The deployment and expansion options of this model in BT are discussed. Thus, a model is developed that meets the requirements of BT.