Implementierung

In Tabelle 4.7 wird dargestellt, welche im Konzeptmodell definierten Bausteine mittels welcher Bausteine in Plant Simulation modelliert werden. In der dritten Spalte werden außerdem die damit zu modellierenden Systembestandteile der LEGO®-Fabrik aufgeführt (vgl. dazu Abschnitt 4.1.2). Die Icons für die Bausteine aus Plant Simulation in der zweiten Tabellenspalte sind der Software entnommen (Siemens Industry Software GmbH).

Lediglich für die BEs (Container, VB und Golfbälle) werden Elemente der Klassenbibliothek modifiziert. Für Container und VB wird als Grundlage der Baustein „Förderhilfsmittel“

genutzt, für den eine andere Darstellung gewählt wird und dem die boolean-Attribute

„einlagern“ und „rückwärtsausfahren“ ergänzt werden (das Attribut „leer“ ist bereits von Plant Simulation vordefiniert). Außerdem werden dem BE Container in der automatischen Parameterzuweisung (s. Abschnitt 4.2.6.1) die erhobenen Abmessungen (Länge, Breite, Höhe) und Kapazitäten (X-, Y-, Z-Dimension) zugewiesen. Auf die gleiche Weise wird das BE Verkaufsbehälter erzeugt, ebenfalls aufbauend auf dem „Förderhilfsmittel“. Dort wird als benutzerdefiniertes integer-Attribut „Kunde“ hinzugefügt. Um das BE Golfball abzubilden, wird „Fördergut“ aus der Klassenbibliothek kopiert und modifiziert. Dem BE Golfball werden die benutzerdefinierten boolean-Attribute „iO“ und „QK2“ hinzugefügt. Daraufhin werden die drei BEs Golfball_weiß, Golfball_schwarz und Golfball_rot abgeleitet und die spezifischen Farben für die Darstellung in 2D definiert. Dies hat den Vorteil, dass im Fall einer Änderung des übergeordneten BEs Golfball die abgeleiteten BEs automatisch mit geändert werden.

Die in der Modellformalisierung (Abschnitt 4.2.6) exemplarisch im Pseudocode dargestell-ten Algorithmen können, ebenso wie die anderen, nicht explizit beschriebenen Steuerungs-algorithmen, mittels des Bausteins „Methode“ in Plant Simulation implementiert werden. Für die Programmierung der Methoden steht die Sprache SimTalk zur Verfügung (vgl. Abschnitt 2.1.4). Für weitere Informationen zu SimTalk sei auf Bangsow (2011) und Eley (2012) ver-wiesen.

Im Konzeptmodell ist gefordert, dass ein generelles Teilsystem Qualitätskontrolle definiert wird, das aus einem Sammelbecken / Puffer, einer Förderstrecke und einer Einzelstation mit den zugehörigen Methoden besteht. In Plant Simulation steht in der Klassenbibliothek das sogenannte „Netzwerk“ zur Verfügung. In einem Netzwerk kann ein Modell angelegt werden. So wird auch das als Digitaler Zwilling zu nutzende Modell der LEGO®-Fabrik in einem Netzwerk angelegt, das „Gesamtfabrik“ genannt wird. Für ein generelles Netzwerk

„Qualitätskontrolle“ wird ein neues Netzwerk erstellt und dort die Bausteine Puffer, Förder-strecke und Einzelstation aus der Klassenbibliothek von Plant Simulation eingefügt (s.

Tabelle 4.7). Außerdem werden eine Methode zum Erzeugen eines Balles, wenn die entsprechende Nachricht aus der Steuerung der LEGO®-Fabrik empfangen wird (s.

Methode „Ballerkannt_QK“, Abschnitt 4.2.6.3), und eine Methode zum Auslesen des

Attributs „iO“ des jeweiligen Balles und dessen entsprechende Weiterleitung in Ausschuss oder zur Rutsche zum KR (s. Methode „Qualitätskontrolle“, Abschnitt 4.2.6.3) programmiert und in das Netzwerk „Qualitätskontrolle“ eingefügt. Somit können aus diesem Netzwerk die Netzwerke „Qualitätskontrolle 1“ und „Qualitätskontrolle 2“ abgeleitet werden, wo nur noch spezifische Anpassungen vorgenommen werden müssen. Bspw. ist in Letzteres der Baustein Vertikalförderer zwischen Sammelbecken und Förderstrecke einzufügen. Die so erstellten Netzwerke können in das Netzwerk „Gesamtfabrik“ eingefügt werden und mit dem Baustein „Übergang“ mit dem vorgelagerten Systembestandteil (Sammelbecken mit Schranke) und dem nachgelagerten (Rutschen zu KR bzw. Ausschuss) verbunden werden.

Mit der Verwendung und Anpassung der Bausteine aus der Klassenbibliothek von Plant Simulation sowie der Definition eigener BEs und Netzwerke kann die Anforderung aus dem Konzept erfüllt werden, dass anpassbare, generelle Module im digitalen Modell verwendet werden, die wieder- und weiterverwendbar sind.

Um die Tabellen zu realisieren, die im digitalen Modell zur Information über die Parameter und zur einfachen, automatischen Parametrisierung genutzt werden sollen, wird der Baustein „Tabelle“ aus der Klassenbibliothek verwendet. Wichtig ist, dass für die Spalten dieser Tabellen die Datentypen definiert werden, die dort eingetragen werden. Die Reihenfolge der Spalten muss also mit der Reihenfolge der Spalten in den einzelnen Arbeitsmappen aus dem Informationssystem übereinstimmen, damit der Datenimport und die automatische Parametrisierung komplikationslos funktionieren kann. So werden die sechs Tabellen für die Parameter der einzelnen Systembestandteile angelegt, eine Tabelle für die Aufzeichnung der Nachrichten und Zeiten aus der Steuerung der LEGO®-Fabrik und eine Tabelle für die Aufzeichnung der Eintrittszeiten in die einzelnen Module im Simulationsmodus (s. Abschnitte 4.2.6.1 und 4.2.6.5). Außerdem wird eine Tabelle angelegt, in der aufgezeichnet wird, wie viele Bälle als „nicht in Ordnung“ und als „in Ordnung“ geprüft wurden und schließlich eine Tabelle, der die Belegung des Containerlagers entnommen werden kann sowie eine Tabelle, über die der Benutzer über das Eintippen von Prozentanteilen einstellen kann, mit wie vielen und welchen Arten von Bällen der Container im digitalen Modell zu Beginn befüllt wird.

Für die Datenkommunikation mit der Steuerung der LEGO®-Fabrik wird der Baustein Socket in Plant Simulation verwendet. In diesem wird eingestellt, dass die Verwendung als Server-Socket erfolgen soll. Zudem wird der Port 33333 eingetragen, auf den sich mit dem Programmierer der LEGO®-Fabriksteuerung geeinigt wurde. Als Protokoll wird TCP gewählt (s. Abschnitt 2.1.4) und als sogenannte „Rückrufmethode“ wird die Methode

„Nachrichteninterpretation“ angegeben, die immer aufgerufen wird, wenn eine Nachricht

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