Ein integriertes Verfahren zur robusten statistischen Auswertung von Simulationsergebnissen in der Produktion

Ein erfolgreiches Unternehmen muss seine Produkte und Dienstleistungen schnell und kostengünstig auf internationalen Märkten anbieten sowie flexibel auf veränderte Anforderungen reagieren können. Die Simulationstechnik als eine Schlüsseltechnologie zur frühen und schnellen Planung, Entwicklung und Bewertung von Produkten, Dienstleistungen und Produktionsprozessen ist dabei von entscheidender Bedeutung. Allerdings sind bei der aufwändigen und komplexen statistischen Auswertung der Ergebnisse von ereignisdiskreten stochastischen Simulationen noch große Defizite vorhanden. Daher muss diese Aufgabe für industrielle Anwender methodisch unterstützt, verbessert und vereinfacht werden. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein integriertes Verfahren zur robusten statistischen Auswertung von Simulationsergebnissen in der Produktion zu entwickeln, das Simulationsanwender ohne vertiefte Statistikkenntnisse bei der korrekten Auswertung ihrer Simulationsergebnisse unterstützt und damit besser abgesicherte Entscheidungen ermöglicht. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde auf Grundlage der Simulationstechnik im industriellen Einsatz der Stand von Forschung, kommerziellen Werkzeugen und Praxis analysiert. Aus den erkannten Defiziten in den drei wesentlichen Bereichen Robustheit, Plausibilität und Integration wurde ein entsprechendes Anforderungsprofil für das zu entwickelnde integrierte und robuste Verfahren zur statistischen Auswertung der Simulationsergebnisse in der Produktion abgeleitet. Bei der Konzeption des integrierten Vorgehensmodells wurde anhand des Anforderungsprofils sowohl die Einbindung in die Simulationsmethodik und des Anwenders als auch der strukturierte Auswertungsprozess gestaltet. Dazu wurden, teilweise mit Unterstützung von Monte-Carlo-Studien, die geeigneten statistische Methoden und Prozeduren ausgewählt und integriert. Auf Grundlage dieses Konzepts wurde für statistische Auswertung eines Simulationsmodells das detaillierte integrierte Verfahren entwickelt. Der Anwender wird eingebunden und dabei unterstützt, Kennzahlen einer Produktionssimulation mit einem Konfidenzintervall korrekt schätzen und damit auch die Qualität der Schätzung richtig beurteilen zu können. Für den Vergleich der Ergebnisse von mehreren Simulationsmodellen hinsichtlich signifikanter Unterschiede wurden auf Basis einer Klassifikation der Beobachtungen die geeigneten Verfahren der Multiplen Mittelwertvergleiche in eine robuste Vorgehensweise integriert. Das entwickelte integrierte und mehrstufig adaptive Verfahren wurde bei zwei industriellen Simulationsstudien in der Bau- und Schuhindustrie angewendet. Die Evaluation des entwickelten Verfahrens bei der Simulation von unterschiedlichen Produktionssystemen, einer mobiler Fabrik für Fertigbauteile sowie einer flexiblen Schuhproduktion, bestätigte den Nutzen, die Anwendbarkeit sowie die Übertragbarkeit. Dabei wurde auch die Erreichung der Zielsetzung und die Erfüllung des Anforderungsprofils überprüft und bestätigt. Eine abschließende Diskussion des entwickelten integrierten robusten Verfahrens zeigt ein großes Potenzial bei der Übertragbarkeit für die Auswertung anderer Anwendungsbereiche von stochastischen Simulationen sowie die Möglichkeiten für weitere zukünftige Erweiterungen.