Adaptive Steuerung flexibler Werkstattfertigungssysteme - Nutzung moderner Informations- und Kommunikationstechnologien zur effizienten Produktionssteuerung unter Echtzeitbedingungen

Geleitwort

Vorwort

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Symbolverzeichnis

Kapitel 1 Einleitung

Kapitel 2 Steuerung von Werkstattfertigungssystemen

2.1 Produktion als Input/Output-System

2.2 Produktionsplanung und -steuerung aus Sicht der Betriebswirtschaftslehre

2.2.1 Betriebswirtschaftliche Zielgrößen

2.2.2 Betriebswirtschaftliche Planungsmodelle

2.3 Klassifizierung von Fertigungssystemen

2.3.1 Fließfertigung

2.3.2 Werkstattfertigung

2.3.3 Zentrenfertigung

2.3.4 Flexible Fertigungskonzepte

2.3.5 Fazit

2.4 Systeme zur Produktionsplanung und -steuerung

2.4.1 Aufbau von Systemen zur Produktionsplanung und - steuerung

2.4.2 Aufgaben von Systemen zur Produktionsplanung und - steuerung

2.4.3 Schwachstellen der betrachteten Systeme zur Produktionsplanung und - steuerung

2.5 Störungsmanagement

2.5.1 Definition und Klassifizierung von St ¨ orungen

2.5.2 Aufgaben des St ¨ orungsmanagements

2.5.3 Maßnahmen in der Produktionsplanung

2.5.4 Maßnahmen in der Produktionssteuerung

2.6 Fazit

Kapitel 3 Modelle und Lösungsansätze zur Steuerung

3.1 Klassifizierung von Modellen zum Scheduling und Rescheduling

3.1.1 Definition von Scheduling und Rescheduling

3.1.2 Planungsumgebung

3.1.3 Strategien zur Steuerung

3.1.4 Grundsätze des Rescheduling

3.1.5 Methoden zum Rescheduling

3.2 Allgemeine Lösungsansätze

3.2.1 Exakte Verfahren

3.2.2 Prioritätsregeln

3.2.3 Heuristische Eröffnungsverfahren

3.2.4 Heuristische Verbesserungsverfahren

3.3 Verfahren zur Reihenfolgeplanung

3.3.1 Simulated Annealing Ansätze

3.3.2 Ein schnelles Tabu Search Verfahren

3.3.3 Genetische Algorithmen

3.3.4 Das Shifting Bottleneck Verfahren

3.3.5 Verbesserte Lösungsansätze zur heuristischen Suche

3.3.6 Parallele Lösungsverfahren

3.3.7 Modelle mit anderen Zielsetzungen

3.4 Erweiterte Modelle

3.4.1 Modelle mit parallelen Maschinen

3.4.2 Modelle mit integrierten Aspekten der Losgr ¨ oßenplanung

3.4.3 Modelle mit Lagerhaltung und Transportaspekten

3.5 Modelle mit Rescheduling

3.5.1 Reaktive Modelle

3.5.2 Pr ¨ adikatives/ reaktives Scheduling

3.5.3 Proaktive oder robuste Modelle

3.6 Fazit zu Lösungsverfahren

3.7 Fazit zu Rescheduling-Ansätzen

Kapitel 4 Neues Modell zur adaptiven Steuerung

4.1 Annahmen über die Problemstruktur

4.1.1 Produktionsprogramm

4.1.2 Integration von Aspekten der Losgrößenplanung

4.1.3 Flexible Produktionsstruktur

4.1.4 Lagerung

4.1.5 Transport

4.1.6 Bearbeitung und Weitertransport von Losen

4.1.7 Dynamischer Produktionsablauf

4.1.8 Bewertung einer Lösung / Zielkriterien

4.2 Parameter

4.2.1 Produktionsprogramm

4.2.2 Integration von Aspekten der Losgrößenplanung

4.2.3 Flexible Produktionsstruktur

4.2.4 Transport

4.2.5 Dynamischer Produktionsablauf

4.2.6 Kosten im Fertigungssystem

4.3 Variablen des Modells

4.4 Nebenbedingungen

4.4.1 Bündelung von Losen

4.4.2 Zuordnung von Losen zu Maschinen

4.4.3 Transitivität der Losreihenfolge

4.4.4 Interdependenzen zwischen den Variablenklassen

4.4.5 Berechnung der Bearbeitungszeitpunkte

4.4.6 Produktartbeschränkungen

4.4.7 Wertebereich der Variablen

4.5 Zielfunktion

4.5.1 Produktionskosten

4.5.2 Rüstkosten

4.5.3 Lagerkosten

4.5.4 Transportkosten

4.5.5 Terminabweichungskosten

4.6 Kritische Beurteilung des Modells

Kapitel 5 Konzept zur Steuerung

5.1 Merkmale des benutzten Konzepts

5.2 Realisierung

5.2.1 Simulation des Produktionsablaufs

5.2.2 Einfache Anpassung durch Prioritätsregel

5.2.3 Zeitlimitbasierter Ansatz

5.2.4 Kontinuierliche Optimierung

Kapitel 6 Sequentielle und parallele Algorithmen für das neue Modell

6.1 Erzeugung der Probleminstanzen

6.1.1 Daten zu den Produktarten

6.1.2 Daten zu den Aufträgen

6.1.3 Daten zu den Losen

6.1.4 Daten zu den Zentren

6.1.5 Daten zu den Maschinen

6.1.6 Daten zu den Transportmitteln

6.1.7 Anpassung der Lieferterminzeitfenster

6.2 Eröffnungsverfahren

6.2.1 Kombiniertes Verfahren zur Berechnung der Startlösung

6.3 Verbesserungsverfahren

6.3.1 Verfahren zur Loszuordnung

6.3.2 Verfahren zur Losreihenfolge

6.3.3 Optimierung der Loszusammenfassung

6.3.4 Beschreibung des Meta-Solvers

6.4 Parallelisierung der Verfahren

6.4.1 Massiv parallele und verteilte Systeme

6.4.2 Kriterien zur Klassifizierung

6.4.3 Gewählte Ansätze zur Parallelisierung

Kapitel 7 Analyse und exemplarische Validierung der neuen Algorithmen

7.1 Vortests

7.1.1 Problemgr ¨ oße und Komplexit¨ at

7.1.2 Bestimmung der Position der Zeitfenster

7.1.3 Bestimmung der Gr ¨ oße der Zeitfenster

7.1.4 Kosten der Startl ¨ osung

7.2 Analyse der sequentiellen Algorithmen

7.2.1 Bewertung der Er ¨ offnungsverfahren

7.2.2 Vergleich der Verbesserungsverfahren

7.3 Analyse der parallelen Algorithmen

7.3.1 Test mit statischer Gruppengr ¨ oße

7.3.2 Test mit dynamischer Gruppengr ¨ oße

7.3.3 Effizienz des parallelen Verfahrens

7.4 Exemplarische Validierung

7.4.1 Vergleich der drei Ans ¨ atze untereinander

7.4.2 Vergleich mit einem allwissenden Gegner

Kapitel 8 Zusammenfassung und Ausblick

Literaturverzeichnis

Anhang A Tabellen und Abbildungen

A.1 Abbildungen zum Steuerungskonzept und Algo-rithmen

A.2 Ergänzende Tabellen zur Validierung