Interdisziplin?re Forschung in Modellierung und Simulation, Datenstrukturen und Algorithmen. Synchronisierte Analyse und 3D-Visualisierung paralleler Ablaufsimulationen in interaktiv erstellten Auspr?gungen (AVIPASIA)
?berblick
Es soll ein Softwarewerkzeug zur interaktiven 3D-Analyse paralleler Ablaufsimulationen von Fertigungsprozessen entwickelt werden. Simulationsmodelle werden in einer 3D Echtzeitvisualisierung erstellt und modifiziert. Simulation findet nicht nur am Schluss der Konzeptionsphase zum Verifizieren und Visualisieren statt, sondern wird als Planungs- und Bewertungsinstrument im Sinne des Systems- Engineering eingesetzt. Alternativen werden schnell und flexibel erarbeitet und getestet, so dass die Simulation schon bei ersten Struktur- und Ablaufentscheidungen unterstützend wirkt. Das Softwarewerkzeug koppelt verteilte Simulationen mit einer verteilten 3D-Visualisierung. Um den Einfluss zufallsverteilter Modellvariablen auf das Verhalten des abgebildeten Fertigungssystems zu erkennen, wird eine gro?e Zahl von Simulationsl?ufen des gleichen Simulationsexperimentes parallel ausgeführt. Eine Gruppe von Simulationsl?ufen ist ein Versuch; die einzelnen L?ufe unterscheiden sich nur durch die Zufallszahlenstr?me der Zufallsvariablen. Das Softwarewerkzeug aggregiert die Simulationsl?ufe eines Versuchs und stellt die Ergebnisse in einer 3D-Visualisierung dar, damit der Benutzer Unterschiede erkennen und bewerten kann. W?hrend des Simulationslaufs modifiziert der Anwender das Simulationsmodell eines Versuchs, indem er bspw. Modellparameter ver?ndert oder Bausteine hinzufügt. Vorher klont das Softwarewerkzeug das Simulationsmodell sowie alle Simulationsl?ufe; die Modifikationen werden am geklonten Versuch durchgeführt. Mehrfaches modifizieren führt zu vielen Simulationsl?ufen, die parallel ausgeführt werden. Zum Vergleichen von Versuchen werden diese aggregiert und die Ergebnisse in einer 3D-Visualisierung dargestellt. Die Auswirkungen der Modellmodifikationen werden beobachtet und analysiert und erm?glichen eine kontinuierliche ?berprüfung von Alternativen des Simulationsmodells.
DFG-Verfahren Sachbeihilfen
Antragsteller Professor Dr.-Ing. Wilhelm Dangelmaier; Dr. Matthias Fischer; Professor Dr. Friedhelm Meyer auf der Heide
Fachgruppe Meyer auf der Heide
- Friedhelm Meyer auf der Heide (Projektleiter),
- Matthias Fischer (Projektleiter),
- Tim Sü?,
- Michael Kortenjan (bis 2008),
- Jens Krokowski (bis 2007)
Fachgruppe Dangelmaier
- Wilhelm Dangelmaier (Projektleiter),
- Christoph Laroque,
- Mark Aufenanger,
- Nando Rügener,
- Daniel Huber (bis 2009)
Key Facts
- Laufzeit:
- 01/2007 - 12/2010
- Gef?rdert durch:
- DFG
Detailinformationen
Kontakt
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Dr. Matthias Fischer
Theorie verteilter Systeme
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Ergebnisse
Zur digitalen Planungsabsicherung von Fertigungssystemen und zum besseren Prozessverst?ndnis werden Material?usssimulationen eingesetzt, die zu besseren Prozessverst?ndnis zur Analyse von Abl?ufen oftmals durch eine interaktive Visualisierung in einem 3D- Walkthough-System unterstützt werden. Die Material?usssimulation ist eine diskrete ereignisorientierte Simulation und das simulierte Modell beinhaltet stochastische Ein?üsse, weil wesentliche Eingabedaten, wie Bearbeitungs- und Ausfallzeiten durch Zufallsverteilungen modelliert sind. Das Verhalten des Modells ist stark abh?ngig von den aus den Verteilungen ermittelten Zufallszahlen, die im schlechtesten Fall das Verhalten wesentlich in Bezug zum Untersuchungsziel beein?ussen k?nnen. Ziel dieses Projektes war die Abweichungen zwischen den verschiedenen Simulationsl?ufen bereits w?hrend der Ausführung der Simulationsl?ufe zu berechnen und in der Visualisierung anzuzeigen. Au?erdem sollten ?nderungen am Simulationsmodell bereits zur Laufzeit vorgenommen werden, um Fehler zu korrigieren und um die Auswirkungen dieser Manipulationen zu beobachten. Dazu wurden alle Simulationsl?ufe eines Experiments parallel und synchronisiert berechnet und die unterschiedlichen 3D-Darstellungen der Simulationen in dem Bild eines einzelnen Visualisierungswerkzeugs zusammengeführt. Auf diese Weise kann der Benutzer das typische Verhalten des untersuchten Systems bereits w?hrend der Berechnung der Simulation beobachten und ist nicht auf eine Auswertung nach Durchführung sequentieller Simulationsl?ufe angewiesen um beurteilen zu k?nnen, ob das in einem Lauf gesehene Verhalten auch typisch ist. Um die Auswirkungen von Modellanpassungen direkt beobachten zu k?nnen, wurden ver?nderte einzelne oder ganze Mengen an Simulationsl?ufen automatisch ge?ndert und parallel zu den Originalen ausgeführt und visualisiert. Um diese Ziele zu erfüllen, wurden sehr viele Simulationen gleichzeitig berechnet und visualisiert. Um den erh?hten Rechenleistungsbedarf zu erfüllen, wurden die Simulationen und deren Visualisierung parallel in einem PC-Cluster berechnet. Für die Darstellung der Vielzahl an Simulationsl?ufe in einem einzelnen Bild mussten neue Visualisierungsmethoden entwickelt werden. Zudem mussten neue Renderingmethoden und Algorithmen entwickelt werden, um Bilder von komplexen, dreidimensionalen Szenen in einem parallelen Echtzeit-Renderingsystem zu berechnen. Für das automatische Erstellen neuer Simulationsl?ufe musste eine Methode entwickelt werden, um eine Simulation mit ihren Zust?nden zu klonen, Modell?nderungen automatisch vorzunehmen und die neuen Simulationen parallel und synchron zu den bestehenden auszuführen zu k?nnen. Interactive re?nement of a material ?ow simulation model by comparing multiple simulation runs in one 3D environment. 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