Modellbildung und Simulation mit BPMN 2.0 und IYOPRO - Iyopro.com
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Modellierung derBetriebs- <strong>und</strong> Instandhaltungsprozessevon Offshore-Windparkanlagen<strong>Modellbildung</strong> <strong>und</strong> <strong>Simulation</strong> <strong>mit</strong> <strong>BPMN</strong> <strong>2.0</strong> <strong>und</strong> <strong>IYOPRO</strong>Prof. Dr.-Ing. Bernd Page <strong>und</strong> Dipl.-Inf. Philip JoschkoBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik – Universität Hamburg
1. Selbstvorstellung2. Projekt Systemoptimierung Offshore Wind3. Modellierung <strong>mit</strong> <strong>BPMN</strong> <strong>2.0</strong> <strong>und</strong> <strong>IYOPRO</strong>4. <strong>Simulation</strong> von Geschäftsprozessen5. <strong>Simulation</strong> im SystOp-ProjektBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik – Universität HamburgSeite29.01.20
1. Selbstvorstellung2. Projekt Systemoptimierung Offshore Wind3. Modellierung <strong>mit</strong> <strong>BPMN</strong> <strong>2.0</strong> <strong>und</strong> <strong>IYOPRO</strong>4. <strong>Simulation</strong> von Geschäftsprozessen5. <strong>Simulation</strong> im SystOp-ProjektBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik – Universität HamburgSeite29.01.20
Zahlen <strong>und</strong> FaktenDrittgrößte Universität Deutschlandsca. 680 Professor/-innenca. 4.500 wissenschaftliche Mitarbeiter/-innenca. 6.400 Technik- <strong>und</strong> Verwaltungs<strong>mit</strong>arbeiter/-innenr<strong>und</strong> 40.000 Studierende an 6 Fakultäten:RechtswissenschaftWirtschafts- <strong>und</strong> SozialwissenschaftenMedizinErziehungswissenschaft, Psychologie & BewegungswissenschaftGeisteswissenschaftenMathematik, Informatik <strong>und</strong> NaturwissenschaftenSystOp Offshore Wind<strong>Modellbildung</strong> <strong>mit</strong> <strong>BPMN</strong> <strong>2.0</strong> <strong>und</strong> <strong>IYOPRO</strong>Bernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik – Universität HamburgSeite 429.01.2012
Arbeitsgruppe<strong>Modellbildung</strong> <strong>und</strong> <strong>Simulation</strong>• Prof. Dr. Ing. Bernd Page• Seit Mitte der 80er Jahre Professor für Angewandte Informatik• Vormals: Stanford University, Umweltb<strong>und</strong>esamt, TU Berlin…• <strong>Simulation</strong> zeitdiskreter Systeme <strong>und</strong> Anwendungen• Diverse Forschungs- <strong>und</strong> Kooperationsprojekte (s. nächste Folie)• <strong>Simulation</strong>swerkzeuge• U.a.: DESMO-J, ereignisdiskrete <strong>Simulation</strong>sbibliothek• Weltweite Verbreitung in Forschung, Lehre <strong>und</strong> kommerziellen Produkten• Umweltinformatik• U.a.: Stoffstromsimulator Milan für betriebliche Produktionsprozesse• U.a.: EmissionshandelsassistentSystOp Offshore WindBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoSeite 5<strong>Modellbildung</strong> <strong>mit</strong> <strong>BPMN</strong> <strong>2.0</strong> <strong>und</strong> <strong>IYOPRO</strong> Fachbereich Informatik - Universität Hamburg29.01.2012
Domäne: ContainerteminalHamburger Hafen <strong>und</strong> Logistik AGStrategievergleich für Lade<strong>mit</strong>teleinsatz,Terminallayoutmodelle für Hafenausbauplanung,Stresstests <strong>mit</strong> Auftragsmodellen.Domäne: LuftverkehrAirbus, Aufschluss über Boardingzeiten vonFlugzeugpassagieren beim A380Vergleich von Kabinenlayoutvarianten,Vergleich von BoardingstrategienBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik - Universität Hamburg6/51
Referenz-<strong>Simulation</strong>sprojekte:StoffstromsimulationPartner: Vishay Semiconductors,ItzehoeModellierungsgegenstand:HalbleiterproduktionEntwicklung <strong>Simulation</strong>swerkzeug Milan• <strong>Simulation</strong> betrieblicher Produktionsprozesse• Spezielles betrieblichesUmweltinformationssystemModellierung des Produktionsprozesseseiner Halbleiterfabrik• Entwicklung Fachbibliothek Halbleiterproduktion• Graph- / Transaktionsbasierte ModellierungNutzen:• Ökonomische Fragestellungen– Auslastung <strong>und</strong> Engpässe– Maschinen, Bedienzeiten <strong>und</strong> Personaleinsatz• Ökologische Fragestellungen– Material- <strong>und</strong> Energieverbrauch– Emissionen <strong>und</strong> Abfallstoffe
1. Selbstvorstellung2. Projekt Systemoptimierung Offshore Wind3. Modellierung <strong>mit</strong> <strong>BPMN</strong> <strong>2.0</strong> <strong>und</strong> <strong>IYOPRO</strong>4. <strong>Simulation</strong> von Geschäftsprozessen5. <strong>Simulation</strong> im SystOp-ProjektBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik – Universität HamburgSeite29.01.20
Seite 9Verb<strong>und</strong>projekt SystOp Offshore WindGefördert vom BMU - Mai 2011 bis April 2014Gesamtfördersumme ca. 750.000 €Hochschule BremenInstitut für Umwelt- <strong>und</strong> BiotechnikArbeitsgruppe Prof. Dr.-Ing. AlbersUniversität HamburgFachbereich InformatikArbeitsgruppe Prof. Dr.-Ing. PageBTC AGIZP DresdenMehr Infos unter: www.systop-wind.deGefördert vom B<strong>und</strong>esministerium fürUmwelt, Naturschutz <strong>und</strong> Reaktorsicherheit,Projektträger Jülich, Förderkennzeichen0325283Bernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik - Universität Hamburg
Philip Joschko – Verb<strong>und</strong>projekt SystOp Offshore WindSeite 10Bernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik - Universität Hamburg
Philip Joschko – Verb<strong>und</strong>projekt SystOp Offshore WindSeite 11Ergebnisse im Jahr 2014Abbildung eines transparenten Leistungssystems Offshore-WindparkIdentifikation kritischer Systembeteiligter, Prozesse <strong>und</strong>SchnittstellenSpezifische <strong>Simulation</strong>sexperimente, Auswirkungen kritischerElemente <strong>und</strong> des GesamtsystemsValidierter Kriterien- <strong>und</strong> Handlungsleitfaden zur Bewertung <strong>und</strong>Optimierung von Betrieb <strong>und</strong> InstandhaltungReferenzprozessmodell German Wind Power Plant Model(GWPPM) zur Standardisierung von ProzessenBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik - Universität Hamburg
Philip Joschko – Verb<strong>und</strong>projekt SystOp Offshore WindSeite 12Angestrebte ZieleSystemumfassende Optimierung des„Leistungssystems Offshore-Windpark“Positive Auswirkung auf OWPMaximierung der VerfügbarkeitMinimierung der Kosten für Betrieb <strong>und</strong> InstandhaltungMinimierung finanzieller, technischer <strong>und</strong> administrativer RisikenStandardisierung von ProzessenEtablierung von WertschöpfungskettenBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik - Universität Hamburg
Philip Joschko – Verb<strong>und</strong>projekt SystOp Offshore WindSeite 13Teilaufgaben d. Verb<strong>und</strong>partnerEntwicklung eines transparenten <strong>und</strong> dynamischenLeistungssystems Offshore-WindparkEntwicklung eines Risikomanagements(FHA, FMEA, …)Entwicklung eines Referenzprozessmodells GWPPM<strong>Simulation</strong> des Leistungssystems Offshore-WindparkBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik - Universität Hamburg
Seite14IndustriepartnerEinblick in Prozesse, Datengr<strong>und</strong>lage• DOTI GmbH & Co KG• EWE Offshore Service &Solutions• Windparkservice GmbH• Frisia-Offshore• Bugsier Reederei• CASSIDIAN Electronics• HOCHTIEF Solutions AG• HOCHTIEF FacilityManagement GmbH• HTM Helicopter TravelMunich GmbH• PHHPersonaldienstleistungen• REETEC GmbH• RKM GmbHPersonaldienstleistungen• SIGNALIS
Gründungsstruktur + TransitionPieceTurmInnerparkverkabelungPhilip Joschko – Verb<strong>und</strong>projekt SystOp Offshore WindSeite15Übersicht Leistungssystem- onshore - - offshore -Institut für Umwelt- <strong>und</strong> BiotechnikZollWindprognoseInstitutGutachter/ZertifiziererFlugsicherungWetterdienstVerkehrszentraleNotfallmanagementRettungsfahrzeugeNetzbetreiberNicht operativesGeschäftWohneinheitSeekabelUSWGründungsstrukturBetreiber$BankBetriebsgesellschaftFlugplatzHelikopterHilfsschiffWEAVersicherungSeehafenTransportschiffVersorgungsschiffJack-Up BargeHerstellerOnshoreStationNachunternehmerder HerstellerLotseLegendeOWPMarine WarrantySurveyorTransportunternehmerExternesIH-UnternehmenBetriebs<strong>mit</strong>tel<strong>und</strong> ErsatzteilePersonaldienstleisterAbfallentsorgungAbkürzungenIH InstandhaltungOWP Offshore-WindparkUSW UmspannwerkWEA WindenergieanlageBearbeitungsstand: Rev06, 17.05.2011InteraktionenPersonalKommunikationMaterialAbfallDatenFinanzen
1. Selbstvorstellung2. Projekt Systemoptimierung Offshore Wind3. Modellierung <strong>mit</strong> <strong>BPMN</strong> <strong>2.0</strong> <strong>und</strong> <strong>IYOPRO</strong>4. <strong>Simulation</strong> von Geschäftsprozessen5. <strong>Simulation</strong> im SystOp-ProjektBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik – Universität HamburgSeite29.01.20
Ebene 1BetriebsphaseGesamtdarstellungLeistungssystem OWPEbene 2AufgabenbereicheInspektion Instandsetzung Wartung VerbesserungEbene 3HauptprozesseFehlererfassung/BewertungEinsatzplanungDurchführungNachbereitungBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik - Universität Hamburg17/51
Ebene 3HauptprozesseFehlererfassung/BewertungEinsatzplanungDurchführungNachbereitungEbene 4Kern-/StützprozesseWetterberichterstellen(Wettrerdienst)ReservierungTransport<strong>mit</strong>tel(Heli-Service /Reederei)Planung desEinsatzesVorbereitung desMaterials(Onshore-Station)Lieferung vonMaterial(Betriebs<strong>mit</strong>tel)Interaktionskanten:- Daten & Information- Kommunikation- MaterialBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik - Universität Hamburg18/51
Ebene 5Aktivitäten / Unterprozesse in <strong>BPMN</strong> <strong>2.0</strong> <strong>mit</strong> <strong>IYOPRO</strong>Bernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik - Universität Hamburg19/51
Warum <strong>BPMN</strong> <strong>2.0</strong> ?Hierarchische Modellierungen von Kernprozessen, Stützprozessen etc.<strong>BPMN</strong> <strong>2.0</strong> bietet Aktivitäten, Subprozesse, Teilprozesse.Teilprozesse können ausgeblendet werden.Schwerpunkt im SystOp-Projekt: Schnittstellen zwischen Organisationen<strong>BPMN</strong> <strong>2.0</strong> unterscheidet Sequenz- <strong>und</strong> NachrichtenflussSpezialfall SystOp-Projekt: Verknüpfung <strong>mit</strong> weiteren Teilmodellen<strong>BPMN</strong> <strong>2.0</strong> bietet reichhaltige Auswahl an EreignistypenTitelBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoSeite 20Untertitel Fachbereich Informatik - Universität Hamburg29.01.2012
Warum <strong>IYOPRO</strong> ? Vollständige Abdeckung der <strong>BPMN</strong> <strong>2.0</strong> Sehr gute Bedienbarkeit bei der Prozessmodellierung Online-Repository vereinfacht verteilte Arbeit F<strong>und</strong>ierte <strong>Simulation</strong>sbibliothek XML-Export-Funktionalität Projektbrowser <strong>und</strong> Verknüpfungen ermöglichenganzheitlichen Ansatz Kostenlose Professional-Lizenzenfür Hochschulen Basis-Version für jedermannkostenlos verfügbar (Industriepartner!) www.iyopro.de www.intellivate.deTitelBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoSeite 21Untertitel Fachbereich Informatik - Universität Hamburg29.01.2012
Prozessdarstellung & ParametrierungAuszug aus Beispielprozess „Instandsetzung“ - Personen-/ MaterialflüsseHinfahrtvorbereitungBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik - Universität Hamburg22/51
Prozessdarstellung & ParametrierungAuszug aus Beispielprozess „Instandsetzung“ - DurchführungVorbereitung zur Hinfahrt zum OWP per Schiff <strong>mit</strong> Schwerpunkt Personen<strong>und</strong>MaterialflüssePersonenMaterialBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik - Universität Hamburg 23/51
Prozessaufnahme <strong>und</strong> ParametrierungProzessdaten: Interaktion „Verladen von Material, Werkzeug“Art:Verpackung:Volumen/Gewicht:Hilfs<strong>mit</strong>tel:Personal:Dauer:Häufigkeit:ElektronikbauteileBig Pack15l / 10kgbordeigener Kran3 Servicetechniker, 1 Schiffscrew0,5 St<strong>und</strong>entäglich• Informationen <strong>und</strong> Daten über Aktivitäten <strong>und</strong> Interaktionen, z.B.• Daten & Information (Arten, Verwendung, Speicher,…)• Kommunikation (Art, Zeitpunkt, Häufigkeit, Dauer,…)• Material (Art, Zeitpunkt, Häufigkeit von Transporten, Transport<strong>mit</strong>tel,…)• Abfall (Arten, Mengen, Entsorgung,…)• Personal (Anzahl, Arbeitszeitregelung,…)• Verantwortlichkeiten <strong>und</strong> Zuständigkeiten der einzelnen AkteureBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik - Universität Hamburg24/51
1. Selbstvorstellung2. Projekt Systemoptimierung Offshore Wind3. Modellierung <strong>mit</strong> <strong>BPMN</strong> <strong>2.0</strong> <strong>und</strong> <strong>IYOPRO</strong>4. <strong>Simulation</strong> von Geschäftsprozessen5. <strong>Simulation</strong> im SystOp-ProjektBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik – Universität HamburgSeite29.01.20
… zur Optimierung von KennzahlenProzesseffizienz, Durchlaufzeiten, Auslastung, Kostenpro Vorgang… zur Engpass- <strong>und</strong> LagerhaltungsanalyseTransport<strong>mit</strong>tel, Material, Personal, sonstigeRessourcenGegenüberstellung Normalbetrieb <strong>und</strong> Stresstests… zur Erkennung von SchwachstellenKritische Rückkopplungen im Leistungssystem,Reduzierung von Wartezeiten, Aufdecken potentiellerDeadlocksRessourcenauslastungDurchlaufzeitEinsatzplanung65432IDLEWAITINGIN USE… zum Vergleich von InstandhaltungsstrategienKorrektiv, Präventiv, Zustandsbasiert10< 9Tage9-10Tage11-12Tage13-15Tage> 15TageBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik - Universität Hamburg26/51
<strong>Simulation</strong> <strong>mit</strong> <strong>BPMN</strong> <strong>2.0</strong> <strong>und</strong> <strong>IYOPRO</strong>
<strong>Simulation</strong> <strong>mit</strong> <strong>BPMN</strong> <strong>2.0</strong> <strong>und</strong> <strong>IYOPRO</strong>
• <strong>IYOPRO</strong> bietet große Auswahlan stochastischen Verteilungen• Weibull, Normal, Uniform,Empirisch …• Seed ist frei wählbar• ZufallsexperimentewiederholbarStochastische Verteilungen <strong>mit</strong> <strong>IYOPRO</strong>
Ressourcenmodellierung- <strong>und</strong>Rollenzuweisung <strong>mit</strong> <strong>IYOPRO</strong>
Ressourcenmodellierung- <strong>und</strong>Rollenzuweisung <strong>mit</strong> <strong>IYOPRO</strong>
Experimentergebnisse <strong>mit</strong> <strong>IYOPRO</strong>• Duchlaufzeiten aufbereitet als Histogramm• Mean, Std.Dv, Min, Max• Lower Quartile, Median, Upper Quartile• Anzahl der nebenläufig existenten Prozessinstanzen• Ebenfalls für jede einzelne Aktivität
• Länge von Warteschlangen• Aktivitäten/Ereignisse warten auf Nachrichten• Nachrichten warten auf Prozesse• Aktivitäten warten auf Ressourcen• Avg. Waiting Time• Max. Waiting Time• Mean, Std.Dv, Min, Max, ZerosExperimentergebnisse <strong>mit</strong> <strong>IYOPRO</strong>
Experimentergebnisse <strong>mit</strong> <strong>IYOPRO</strong>• Eingeschlagene Sequenzpfade als Tortendiagramm
Experimentergebnisse <strong>mit</strong> <strong>IYOPRO</strong>• Anzahl des Eintretens von Ereignissen / Zwischenankunftszeiten• Mean, Std. Dv, Min, Max
1. Selbstvorstellung2. Projekt Systemoptimierung Offshore Wind3. Modellierung <strong>mit</strong> <strong>BPMN</strong> <strong>2.0</strong> <strong>und</strong> <strong>IYOPRO</strong>4. <strong>Simulation</strong> von Geschäftsprozessen5. <strong>Simulation</strong> im SystOp-ProjektBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik – Universität HamburgSeite29.01.20
WindLogistikBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik - Universität Hamburg
WindBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik - Universität Hamburg
Windpark-<strong>Simulation</strong><strong>BPMN</strong>-<strong>Simulation</strong>Umwelt-<strong>Simulation</strong>Spezifischer Werkzeugkasten zur <strong>Simulation</strong>der operativen Phase von Offshore-Windparks• Plug-In-basierteSoftwarearchitektur(Rich Client Platform)• Integration der <strong>BPMN</strong> <strong>2.0</strong>• <strong>IYOPRO</strong>-Modelle• Import via XML• Domänenspezifische Konzepte• StochastischerWettergenerator• TechnischeWindparkmodelleBernd Page <strong>und</strong> Philip JoschkoFachbereich Informatik - Universität Hamburg
Stochastischer Wettergenerator• Realitätsnahe Windjahre• Saisonbedingte Schwankungen der Windgeschwindigkeit• Abhängigkeit der Wellenhöhe zur Windgeschwindigkeit• Teilweise <strong>mit</strong> Parametern
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!Verfasser/inWebadresse, E-Mail oder sonstige Referenz
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