14. Juli 2018

Zwei Wege, Teilanlagen-Störungen zu simulieren

Mit der Integration von stochastischen Teilanlagen-Störungen in Ihr INOSIM-Projekt können Sie die Realität in Ihrem Modell noch präziser abbilden, da Störungen einen großen Einfluss auf KPIs wie die Jahresproduktion haben können. Mit dem Add-On Statistische Analyse können Sie anschließend viele Simulationen laufen lassen und statistisch auswerten. In diesem Tipp & Trick erfahren Sie, wie Sie Störungsverhalten in INOSIM beschreiben können.

Verfügbarkeit oder MTBF zur Beschreibung von Störverhalten

In unserem Beispiel möchten Sie die Auswirkungen von Störungen auf Ihr Modell untersuchen. Geben Sie dafür im Dialog Teilanlagen (Ansicht Störungen) eine Verfügbarkeit und eine mittlere Stördauer ein.

Hintergrund

INOSIM nutzt die Verfügbarkeit und mittlere Stördauer zur Bestimmung des MTBF-Werts (Mean Time Between Failures), welcher wiederum verwendet wird, um eine Exponentialverteilungen mit dem erwarteten Wert Beta = MTBF zu definieren. Dafür wendet INOSIM die folgende Formel an, in der V die Verfügbarkeit in Prozent angibt und MTTR für Mean Time To Recover steht, was gleichbedeutend mit der mittleren Stördauer ist:

Formular for computing the MTBF value

TIPP: Falls Sie den MTBF-Wert für Ihre Teilanlagen bereits kennen, können Sie:

  • den Prozentwert der Teilanlagen-Verfügbarkeit über den MTBF-Wert berechnen;
  • oder, nach Setzen des Hakens bei Erweiterte Einstellungen verwenden im Dialog Teilanlagen (Ansicht Störungen) den MTBF-Wert direkt anwenden.

Exponentialverteilungen werden regelmäßig genutzt, um Verfügbarkeitsdaten zu beschreiben. Genaueres ist z.B. bei Wikipedia zu finden.

Berechnung der Verfügbarkeit über den MTBF-Wert

Wenden Sie zu diesem Zweck folgende Formel an:

Formular for computing Unit Availability from MTBF value

Danach können Sie, wie oben beschrieben, diesen Wert in dem Dialog Teilanlagen (Ansicht Störungen) eingeben.

Den MTBF-Wert direkt anwenden

Wählen Sie zu diesem Zweck die Option Erweiterte Einstellungen verwenden in dem Dialog Teilanlagen (Ansicht Störungen).

  • In der Zeile Intervall wählen Sie den Verteilungstyp Exponentiell, – dann im Feld Beta des Unterdialogs geben Sie den MTBF-Wert in Sekunden ein (Beispiel unten: 68400).
  • Danach, in der Zeile Dauer wählen Sie ebenfalls den Verteilungstyp Exponentiell aus – jetzt in dem Feld Beta des Unterdialogs geben Sie den MTTR-Wert in Sekunden ein (Beispiel unten: 3600).

Störungsverhalten per Visual Basic definieren

Um das Störungsverhalten per VBA festzulegen, definieren Sie Verteilungsfunktionen, ähnlich wie oben in für Erweiterte Einstellungen verwenden beschrieben. Soll dasselbe Verhalten wie oben beschrieben modelliert werden, gehen Sie wie folgt vor:

  • Erstellen Sie für die Störungsdauer eine Exponentialverteilung und parametrisieren sie mit dem Parameter Beta = MTTR. Weisen Sie nun der FailureDuration-Eigenschaft der Teilanlage diese Verteilung zu.
  • Erstellen Sie für die Abstände der Störereignisse eine Exponentialverteilung und parametrisieren sie mit dem Parameter Beta = MTBF. Weisen Sie nun der Teilanlage diese Verteilung als FailureInterval-Eigenschaft zu.

Bitte beachten Sie, dass Visual Basic nur Sekunden (s) als Einheit erlaubt. Natürlich können Sie auch andere Verteilungsfunktionen nutzen, INOSIM unterstützt eine Reihe weiterer Verteilungsfunktionen wie Normal-, Uniform-, Bathtub-, Erlang-, Gamma-, Weibull-, Poisson- oder LogNormal-Verteilung. Außerdem ist es möglich, benutzerdefinierte Verteilungsfunktionen zu erstellen.

Private Sub Simulation_Init()

	Dim unitWithFailure As String

	Dim MTTR As Double 'Mean Time to Recover [h]
	Dim availability As Double ' Unit Availability [%]
	Dim MTBF As Double 'Mean Time Between Failures [h]

	Dim newFailureInterval As New Exponential
	Dim newFailureDuration As New Exponential

	unitWithFailure = "Mixer C3"

	MTTR = 1
	availability = 95
	MTBF = availability * MTTR / (100 - availability)

	' Note that the distribution parameter Beta is defined in seconds
	newFailureInterval.Beta = MTBF * 3600 '[s]
	newFailureDuration.Beta = MTTR * 3600 '[s]

	Set Units(unitWithFailure).FailureInterval = newFailureInterval
	Set Units(unitWithFailure).FailureDuration = newFailureDuration

	Console.Print("Setting failures for " & unitWithFailure & " with a mean time between failures of " _
				  & MTBF & " h and a mean time to recover of " & MTTR & " h.")

End Sub

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