Als Digitaler Zwilling nutzbares ereignisdiskretes Simulationsmodell

empfangen wird. Diese Methode wird gemäß der Definition in Abschnitt 4.2.6.2 implementiert.

Außerdem wird in dem erstellten Konzept gefordert, dass eine benutzerfreundliche Bedienoberfläche zu erstellen ist (s. Abschnitt 3.3). Diese wird mit Hilfe von Kästchen und Beschriftungen in Plant Simulation gegliedert und beschrieben, damit zu erkennen ist, welche Informationen und Funktionen an welcher Stelle zu finden sind. Informationen über den Fabrikzustand werden über den Baustein „Variable“ aus der Klassenbibliothek dargestellt. Damit können die Akkustände der Bricks, die empfangene Nachricht, die Anzahl gezählter Bälle etc. direkt in der Bedienoberfläche dargestellt werden. Mit dem Baustein

„Dropdownliste“ soll zwischen dem Simulationsmodus und dem Modus der Zustandsdarstellung gewählt werden können. Durch Auswahl des jeweiligen Modus aus dieser Liste soll der Socket ein- oder ausgeschaltet werden. Auch die zu implementierende Quelle für den Simulationsmodus soll über eine solche Dropdownliste ein- und ausgeschaltet werden können. Für eine leichte Bedienung soll der beschriebene Datenimport und -export über Knopfdruck erfolgen können. Dafür wird der Baustein

„Schaltfläche“ verwendet, der dann die entsprechenden Methoden aufruft, die anhand der Beschreibungen in der Modellformalisierung implementiert werden (s. Abschnitte 4.2.6.1 und 4.2.6.5). Auch zwischen der Nutzung der QK 1 und QK 2 soll mittels einer Schaltfläche ausgewählt werden können. Zur besseren Visualisierung wird außerdem ein Bild der LEGO®-Fabrik in den Hintergrund des Netzwerks „Gesamtfabrik“ gelegt. So kann leicht identifiziert werden, welches Systembestandteil wie dargestellt wird.

Die Prozesse, Methoden und Funktionen, die aufgrund des Umfangs nicht in den Phasen der Modellerstellung beschrieben werden können, werden ebenfalls auf diese Weise und durch die aufgeführten Bausteine implementiert. Auf diese Weise entsteht das als Digitaler Zwilling nutzbare Simulationsmodell der LEGO®-Fabrik, das im folgenden Abschnitt beschrieben wird.

4.2.8 Als Digitaler Zwilling nutzbares ereignisdiskretes Simulationsmodell

Abbildung 4.26: Implementiertes als Digitaler Zwilling nutzbares ereignisdiskretes Simulationsmodell (Screenshot aus Siemens Industry Software GmbH)

Die einzelnen Objekte der LEGO®-Fabrik (s. Abbildung 4.8) sind in dem erstellten Modell durch entsprechende Bausteine, die in Tabelle 4.7 festgelegt und zugeordnet sind, modelliert. Das Bild der LEGO®-Fabrik, das in den Hintergrund gelegt ist, dient der einfachen Identifizierung der einzelnen Systembestandteile und zeigt direkt, wie diese abgebildet sind. Die definierten Teilsysteme Qualitätskontrolle 1 und Qualitätskontrolle 2 sind allerdings nicht sichtbar, da sie nur durch das Symbol des Netzwerks dargestellt werden. Aus diesem Grund wird in Abbildung 4.27 der Inhalt des Teilsystem Qualitätskontrolle 1 gezeigt, um ein Verständnis zu geben, wie es in das Netzwerk

„Gesamtfabrik“ eingebunden ist.

Abbildung 4.27: Teilsystem Qualitätskontrolle 1

Mittels des Bausteins „Übergang“ (Eingang und Ausgang) erfolgt die Verknüpfung mit den Objekten im Netzwerk „Gesamtsystem“, das in Abbildung 4.26 abgebildet ist. Das Objekt

„Puffer_vorQK“ stellt das Sammelbecken vor der QK 1 dar. Das Objekt „FB_zuQK“ stellt das Förderband zu QK 1 mit dem darauf installierten Farbsensor zum Erkennen der Bälle dar. „QK“ bildet schließlich das Systembestandteil QK 1 ab, wo die Weiterbeförderung des geprüften Balls entweder zur Rutsche zum KR oder in den Ausschuss vorgenommen wird.

Im Folgenden wird die Oberfläche des erstellten Modells erklärt. Im linken oberen Bereich der Bedienoberfläche in Abbildung 4.26 kann zwischen den Modi „Simulation“ (Socket ausgeschaltet, Modell wartet nicht auf Nachrichten) und „Zustandsdarstellung“ in Echtzeit (Socket eingeschaltet, Modell ist empfangsbereit für Nachrichten aus der Steuerung der LEGO®-Fabrik) gewählt werden.

Im Simulationsmodus können theoretisch Experimente definiert werden und somit Erkenntnisse über das System mit Hinblick auf die DLZ erlangt werden. Das Experimentieren ist nicht Teil dieser Arbeit. Der Simulationsmodus ist zwar implementiert, so dass die Simulation der Prozesse in der Fabrik möglich ist, aber zum Durchführen von Experimenten sind Experimentpläne erforderlich, die im Rahmen dieser Arbeit nicht erstellt werden. Im Simulationsmodus wird digital abgebildet, wie sich ein Container und die darin enthaltenen Bälle in der LEGO®-Fabrik verhalten. Dazu kann in der Tabelle

„Parameter_Ballankunft“ angegeben werden, wie viele Bälle welcher Art (rot, schwarz, weiß und „in Ordnung“ oder „nicht in Ordnung“) in dem angelieferten Container sein sollen. Die Containeranlieferung kann zum einen mittles der Quelle „Ankunft_LKW“ vorgenommen werden, die in diesem Fall in definierten Abständen (wobei unterschiedliche Verteilungen zu Grunde gelegt werden können, s. Abbildung 12.2) Container erzeugt und diese anhand der in die Tabelle eingegeben Daten füllt. Zum anderen besteht die Möglichkeit, die Containerankunft durch Betätigen der Schaltfläche „Containerankunft“ manuell auszulösen.

Dabei wird ein Container erzeugt und ebenfalls aufgrund der in die Tabelle

„Parameter_Ballankunft“ eingetragenen Daten gefüllt. Die implementierten Abläufe entsprechen den Abläufen der LEGO®-Fabrik, so dass aus dem Verhalten im digitalen Modell auf das Verhalten in der LEGO®-Fabrik geschlossen werden kann. Es wird deutlich, dass auch die in der realen Modell-Fabrik noch nicht realisierten Prozesse und Systembestandteile abgebildet sind. Diese Abläufe sind im erstellten digitalen Modell so implementiert, wie sie auch für die LEGO®-Fabrik vorgesehen sind. Somit kann das digitale Modell bei der Programmierung und Planung unterstützen. Daten, für die Annahmen getroffen wurden, können nach Realisierung einfach durch die Echtdaten ersetzt werden.

Im Modus der Zustandsdarstellung werden Daten aus der Steuerung der LEGO®-Fabrik empfangen. In diesem Zustand ist der Socket eingeschaltet und empfangsbereit für Nachrichten. Die definierten Nachrichten sind in Tabelle 9.1 aufgeführt. Die Methode

„Nachrichteninterpretation“ (s. dazu Abschnitt 4.2.6.2) wird durch den Socket aufgerufen, sobald eine Nachricht empfangen wurde und dient der Interpretation der Nachrichten, um daraufhin bestimmte Aktionen auszuführen. Dafür bekommt die Methode die Nachricht als String vom Socket übergeben. Der parametrisierte Baustein „Socket“ ist in „Anhang VI – Abbildungen aus dem erstellten Modell“ in Abbildung 12.1 gezeigt. Damit die Datenkommunikation funktioniert ist es wichtig, dass der Computer, auf dem das digitale Modell ausgeführt wird und der Computer, auf dem die Steuerung der LEGO®-Fabrik läuft, im selben Netzwerk sind und zur Kommunikation über die Sockets den selben Port nutzen.

In der Steuerung der LEGO®-Fabrik muss die IP-Adresse des Rechners eingetragen werden, auf dem das digitale Modell läuft. Es ist zu beachten, dass sich diese IP-Adresse ändern kann, wenn der Rechner sich neu in das Netzwerk einwählt. Sollte die Kommunikation nicht funktionieren, ist dies zu prüfen. Der Programmcode der implementierten Methode „Nachrichteninterpretation“, die in Abschnitt 4.2.6.2 im Pseudocode beschrieben ist, wird in Abbildung 11.6 ausschnittsweise gezeigt. Im Modus Zustandsdarstellung wird im digitalen Modell anhand der empfangenen Nachricht dargestellt, was tatsächlich in der LEGO®-Fabrik passiert. Damit können Prozesse digital überwacht werden und sich über den aktuellen Systemzustand informiert werden. Die

Darstellung im implementierten Modell erfolgt wie in der Prozessformalisierung innerhalb des formalen Modells beschreiben (s. Abschnitt 4.2.6.3).

Der geforderte Datenimport und Datenexport kann per Klick auf die Schaltflächen

„Datenimport“ oder „Datenexport“ vorgenommen werden. Mittels der Methode „Datenim-port_aus_Informationssystem“ werden die Daten aus dem Informationssystem der LEGO®-Fabrik (Excel-Datei) in die sechs Tabellen in dem Bereich „Daten aus Informationssystem“

übernommen und die automatische Parametrisierung vorgenommen. Diese Methode ist wie in Abschnitt 4.2.6.1 beschrieben implementiert und in Abbildung 11.2 in „Anhang V – Programmcodes und Methoden“ dargestellt. Auch die folgenden Methoden sind in diesem Teil des Anhangs zu finden. In der Methode „Datenimport_aus_Informationssystem“ wird die Methode „Parameterzuweisung“ aufgerufen, die zum Teil in Abschnitt 4.2.6.1 formali-siert ist. Aus diesem Grund ist zusätzlich der Programmcode dieser Methode in Abbildung 11.4 ausschnittsweise abgebildet. Bei der automatischen Parameterzuweisung werden die Daten aus den Tabellen entnommen und mittels SimTalk in die Bausteine geschrieben.

Dies ermöglicht, dass Änderungen in der LEGO®-Fabrik (bspw. geänderte Abmessungen, Zeiten, Geschwindigkeiten) einfach in das Informationssystem der LEGO®-Fabrik eingetragen werden können. Mit einem Klick auf „Datenimport“ im Modell werden die aktualisierten Daten übernommen und das digitale Modell ist wieder aktuell. Möchte der Benutzer allerdings mittels anderer Parameter testen, kann dies durch das eingeben der gewünschten Parameter in die entsprechende Tabelle im digitalen Modell geschehen. Mit Starten der Simulation werden die Parameter (ebenfalls durch die Methode

„Parameterzuweisung“) automatisch für die einzelnen Systembestandteile übernommen.

Die Daten aus dem Informationssystem der LEGO®-Fabrik werden zu diesem Zweck nur übernommen, wenn explizit die Schaltfläche „Datenimport“ betätigt wird. Dies erlaubt das Experimentieren. Wird die Schaltfläche „Datenexport“ betätigt, wird die Methode

„Datenexport_Excel“ ausgeführt, deren Inhalt Abbildung 11.5 entnommen werden kann.

Hiermit wird der Inhalt der Tabellen „DigitalerSchatten“ (Empfangene Nachrichten mit Empfangszeit) und „SimZeiten“ (Eintrittszeiten der BEs in die Module) nach Excel exportiert, um dort weiter aufbereitet und analysiert werden zu können. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass in dem digitalen Modell auf Basis des Dateipfads auf die Excel-Dateien

„Informationssystem“ und „Datenexport_DigitalerZwilling“ zugegriffen wird. Werden die Dateien verschoben, ist der Dateipfad anzupassen, da ansonsten Fehler beim Datenimport und Datenexport auftreten.

Im Rahmen der Beschreibung innerhalb dieser Arbeit können nicht alle im Modell enthaltenen Methoden und Bausteine thematisiert und gezeigt werden, da es sehr viele

sind. Diese sind daher dem beigefügten Modell „Digitaler Zwilling Lego-Fabrik“ (Anhang IV – Dateien) zu entnehmen, wo die Methoden kommentiert sind. Die in der Prozessformalisierung im Pseudocode dargestellten Methoden sind nach der dort aufgeführten Logik im erstellten Modell mit notwendigen Ergänzungen (z. B. Ausgaben in der Konsole oder für den fehlerfreien Ablauf wichtige Befehle) implementiert.

Mit Vorliegen des als Digitaler Zwilling nutzbaren ereignisdiskrete Simulationsmodells wird dessen V&V notwendig. Diese wird in dem nächsten Abschnitt beschrieben.