Szenario 5: Logistikplanung und -simulation

Das Demonstrationsszenario „Logistikplanung und Simulation“ behandelt und berücksichtigt insbesondere den Einfluss dynamischer Effekte auf die logistische Planung des Bauablaufes und schwankender Ressourcenbelastungen.

Präsentation und Video

Das fünfte Demonstrationsszenario wurde auf dem 3. Mefisto Kongress im siebten Vortrag präsentiert.

Prozessdiagramm

Das folgende Prozessdiagramm stellt die im Szenario durchgeführten Aktivitäten und die dabei verwendeten Fach- und Linkmodelle dar. Die eingerahmten Multimodelle-Container können heruntergeladen werden. Eine Legende findet man hier.

vereinfachtes Prozessdiagramm

Beschreibung

Aufgabe der Logistiksimulation

Üblicherweise basiert die Planung der Logistik einer Baustelle auf statischen Durchschnittswerten. Damit lässt sich zwar sicherstellen, dass durchschnittlich genügend Kapazitäten auf der Baustelle vorhanden sind - ungleichmäßige, stark schwankende Ressourcenbelastungen lassen sich damit aber nicht ermitteln. Mit Hilfe der logistischen Simulation werden diese dynamische Effekte vorhersehbar und beherrschbar, vielfach bewiesen in der stationären Industrie. Im Rahmen des Mefisto-Projektes wurden Methoden entwickelt und in einer Software realisiert, mit denen die komplexen Abläufe auf der Baustelle übersichtlich und schnell eingegeben werden können. Werden Engpässe zu bestimmten Zeiten ermittelt, können mit Hilfe der Simulation Maßnahmen zur Behebung (z.B. Änderungen in der Vorgehensweise, Auswirkung von zusätzlichen Kapazitäten etc.) analysiert und bewertet werden.

Vortragsinhalt

In dem Vortrag wird die Vorgehensweise für die Modellerstellung gezeigt und die Ergebnisse des folgenden Szenarios diskutiert: Es wird überprüft, ob der Rahmenterminplan (das Vorgangsmodell) mit den geplanten Ressourcen (Kränen, Betonpumpen etc) und weiteren Restriktionen (vorgegebener Schichtplan, vorgegebene Zeiten für Betonanlieferungen) eingehalten werden kann. Weiter soll ermittelt werden, welche Abhilfen bei eventuell auftretenden Engpässen notwendig sind.

Detailansicht aus dem SiteSimEditor: Einteilung der Elemente und Vorgänge in Arbeitsabschnitte

Mefisto SiteSimEditor und Simulationsmodell

Der Multimodell-Container aus der Arbeitsplanung ist die Grundlage für die Simulation. Die Daten müssen aber noch aufbereitet und ergänzt werden. So müssen beispielsweise Prozesse generiert und in Arbeitsschritten zusammengefasst werden. Regeln für die Abarbeitung müssen definiert und um zusätzliche simulationsspezifische Informationen wie z.B. Schichten, Ressourcenkapazitäten, Liefereinheiten, Aufwands-werte etc. ergänzt werden.

Über das Linkmodell sind die Vorgänge mit den Bauwerkelementen und den zugehörigen Mengen (QTO) verknüpft. Im SiteSimEditor wird ein Vorgang ausgewählt, die zugehörigen Bauwerkselemente werden dadurch aktiviert. Sie werden als ein Arbeitsabschnitt zusammen gefasst. Ihm werden Prozessvorlagen mit den zugehörigen Aufwandswerten und benötigten Ressourcen zugeordnet. Die Liefereinheiten werden generiert. Die Arbeitsabschnitte werden in eine Reihenfolge zueinander gesetzt. Mit dem SiteSimEditor, der in enger Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Bauinformatik an der Ruhr Universität Bochum entwickelt wurde, wird durch vielfältige Automatismen die Aufbereitung des Modells erheblich erleichtert.

Die Daten werden in eine Simulationsdatenbank exportiert, die von dem Simulations-programm eingelesen wird. Mit Hilfe speziell für den Bausektor entwickelter Bibliotheks-bausteine wird automatisch ein lauffähiges Modell generiert. Die Simulation wird vom SiteSimEditor gestartet, ohne dass weitere Arbeiten in dem Simulationsmodell notwendig sind. Die Simulationsergebnisse werden in die Datenbank wieder zurückgeschrieben und können in den SiteSimEditor eingelesen werden. Dort werden sie visualisiert und analysiert.

Bauwerk und Baustelle in dem SiteSimEditor für die Aufbereitung der Simulationsdaten

Die Ergebnisse der Logistiksimulation

Die Simulation generiert einen geprüften Terminplan. Er wird mit dem vorgegeben Terminplan verglichen. Im SiteSimEditor lässt sich der Soll / Ist-Vergleich gut visuell darstellen.

Abweichungen vom Soll müssen analysiert werden. Dazu stehen die Auslastungsdiagramme aller Ressourcen zur Verfügung. Temporäre Engpässe müssen gegebenenfalls durch modifizierte Abläufe bzw. durch die Bereitstellung zusätzlicher Ressourcen entschärft werden.

Weitere Auswertungen wie z.B. der zeitliche Verlauf der kumulierten Anlieferungen von Beton liefert eine Übersicht, mit der ermittelt werden kann, ob der Beton-Lieferant die Liefermengenspitzen bereitstellen kann.

Beispielhaftes Ergebnis aus dem Simulationsmodell: tägliche Anlieferungen

Der Nutzen der Logistiksimulation

Mit den Simulationsergebnissen kann die Planungsqualität deutlich verbessert werden. Planungsvarianten können schnell und einfach untersucht werden. Der Vorteil von Sonderlösungen kann visualisiert und leicht verständlich gemacht werden. Auswirkungen von Verspätungen und Störungen können quantifiziert werden, Maßnahmen zur Beschleunigung von Vorgängen können untersucht und bewertet werden.

Beispielhaftes Ergebnis aus dem Simulationsmodell: Auslastung Betonpumpe

Modelldaten und Software

Folgende Modelldaten und Softwareanwendungen können heruntergeladen werden, um die das Demonstrationsszenario selber nachzuvollziehen.

Multimodelle

Vorlagen und Vokabulare

Software