Ressourcenbelegungsplanung einer

Labor für Informationstechnik und Produktionslogistik (LIP) Verfahren, Strategien, Prozesse und IT‐Systeme Ressourcenbelegungsplanung einer teilautomatisierten
Fließfertigung
Masterarbeit
im Studiengang Logistik
August 2011 Maximilian Hoch
Betreuer: Professor Dr. Frank Herrmann
Kurzfassung Der hohe Wettbewerbsdruck zwingt die Unternehmen ihre verfügbaren Ressourcen kostenoptimal einzusetzen. Die Maschinenbelegungsplanung liefert einen Beitrag dazu. Ihre Aufgabe besteht darin, vorhandene Aufträge bestimmten Ressourcen zeitlich und örtlich zuzuordnen. Ziel dieser Masterarbeit ist es, ein bestehendes Verfahren aufzugreifen und einem konkreten Ressourcenbelegungsproblem mit starken Restriktionen anzupassen. Es handelt sich dabei um eine teilautomatisierte Fließfertigung mit vier Stationen. Die Bearbeitungs‐ und Rüstzeiten sind vom Produkttyp abhängig. Alle Produkte besitzen jedoch denselben Arbeitsplan und müssen somit jede Station durchlaufen. Eine Ressourcenart wird kontinuierlich verbraucht und muss nachgerüstet werden. Eine weitere Ressource, eine sog. Konsole, ist nur begrenzt für einen Produkttyp vorhanden und muss somit auf Verfügbarkeit überprüft werden. Es wird eine beliebig lange Auftragsliste generiert, die zu bestimmten Zeitpunkten eine Menge an Aufträgen freigibt. Damit wird die Anlagenauslastung gesteuert. Ziele der Maschinenbelegungsplanung sind, die mittlere Durchlaufzeit und die mittlere Verspätung der Aufträge zu reduzieren. Zur Lösung des Ressourcenbelegungsproblems wird die Idee der vollständigen Enumeration aufgegriffen. Es wird eine k Permutation aus einer Menge m gebildet. Die Menge m wird mit Hilfe der freigegebenen Aufträge bestimmt. Dabei werden die Aufträge nach ihrer Schlupfzeit sortiert und die ersten m Aufträge werden übernommen. Es entsteht eine Sequenzliste mit allen möglichen Auftragsreihenfolgen. Eine Sequenz enthält k Elemente. Die Zeilen der Sequenzliste werden im nächsten Schritt überprüft, ob diese durchführbar sind. Falls dies nicht der Fall ist, wird diese Sequenz gelöscht. Weiterhin werden Sequenzen gelöscht, die keine bereits verspäteten Aufträge enthalten, die ebenfalls in der Menge m vorhanden sind. Somit reduziert sich die Liste. Zum Schluss wird die Sequenzzeit, Zeitdauer zwischen Start der Bearbeitung und der Fertigstellung dieser Sequenz, berechnet. Die Sequenz mit der geringsten Zeit wird als die beste Reihenfolge betrachtet. Bei dieser Vorgehensweise entsteht eine Aneinanderreihung lokaler Optima. Damit wird versucht ein deutlich besseres Ergebnis zu erreichen, als die Verwendung einfacherer Verfahren, wie z.B. der FIFO‐Regel. Die Umsetzung der Algorithmen geschieht in Java. Die ersten Untersuchungen haben gezeigt, dass die entwickelten Algorithmen keine ideale Lösung bieten. Jedoch sind die Ergebnisse bei einer hohen Ressourcenverfügbarkeit 15%‐
20% besser, als die Einplanung nach dem FIFO‐Prinzip. Die Ergebnisse werden besser, wenn die Anlagenauslastung ansteigt. Bei einer sehr geringen Ressourcenverfügbarkeit kann sich das entwickelte Verfahren von der FIFO‐Regel und der KOZ‐Regel deutlich absetzen. Bei dieser Konfiguration werden bis zu 50% bessere Ergebnisse geliefert. Domschke, W.; Scholl, A.; Voss, S.: Produktionsplanung – Ablauforganisatori-sche Aspekte.
Springer Verlag, Darmstadt, 1997.
Herrmann, Frank: Logik der Produktionslogistik. Oldenbourg Verlag, Regens-burg, 2009.
Herrmann, Frank: Operative Planung in IT-Systemen für die Produktionspla-nung und –
steuerung. Vieweg Teubner Verlag, Regensburg, 2011.
Günther, Hans‐Otto; Tempelmeier, Horst: Produktion und Logistik. 8. Auflage, Springer Verlag, Berlin/Heidelberg, 2009.