Heinrich Kuhn

OR-Modelle zur Planung flexibler Fertigungssysteme Ein Überblick

ZusammenfassungIn diesem Beitrag wird ein Überblic über die Probleme vermittelt, die sich bei der Konfiguration und dem Betrieb eines flexiblen Fertigungssystems stellen. Die zur Behandlung der wichtigsten Problemtypen verfügbaren Modellierungsansätze werden systematisch beschrieben und auf ihren möglichen Einsatz zur Entscheidungsunterstützung für die betriebliche Praxis hin untersucht.SummaryThis paper presents an overview over the problems arising with the design and operation of flexible manufacturing systems. Existing quantitative models are described and discussed with respect to their usefulness as a decision support tool.

Bewertung Von Investitionsmassnahmen an Einer Montagelinie — Ein Anwendungsfall

Betrachtet wird eine im Betrieb befindliche automatisierte Montagelinie. Ein Softwaresystem wurde entwickelt, welches hilft, Investitionsprojekte zur Verbesserung der Stationsverfugbarkeit zu bewerten. Die Bestimmung der Leistungsfahigkeit der Anlage erfolgte dabei anhand eines analytischen Modells.

Operative Produktionsplanung und -steuerung von flexiblen Fertigungssystemen

Zu Beginn der Arbeit wurde konstatiert, das im Rahmen der Betriebsphase eines FFS Planungs- und Steuerungsprobleme entstehen und zu losen sind. An dieser Stelle gilt es zu untersuchen, welcher Phase der dispositiven Produktionsplanung und -Steuerung diese Probleme zuzuordnen sind und inwieweit sie sich von klassischen Planungs- und Steuerungsproblemen unterscheiden. Kann gezeigt werden, das ein Bedarf an neuen Planungs- konzepten besteht, dann ist ein solches Konzept zu entwickeln und seine Einordnung in bestehende Ansatze vorzunehmen. Zur Losung der gestellten Aufgabe ist zunachst die operative Produktionsplanung und -Steuerung zu erlautern.

Modell- und Lösungsansätze zur Einlastungsplanung von flexiblen Fertigungssystemen in der Literatur

In Kap. 4.1 wurden unterschiedliche Typen von Einlastungsproblemen dargestellt. Im folgenden werden die in der Literatur vorgeschlagenen Modelle und Losungsverfahren analysiert und diesen Problemtypen zugeordnet.

Analyse des entwickelten Lösungsverfahrens

Im den vorangegangenen Kapiteln wurde die Vorgehensweise zur Abschatzung der Zykluszeit (Kap. 6.4) und die Losung der Teilprobleme CLMIN, CLUST und SYSR (Kap. 6.5) dargelegt. Nachdem dies geschehen ist, kann folgend der vorgeschlagene Ansatz zur Losung der Problemstellung ENL (Kap. 6.2 bzw. Kap. 6.3.3) analysiert werden. Zur Ermittlung der Losungsqualitat unterschiedlicher Varianten des heuristischen Verfahrens ENL werden mehrere, ebenfalls heuristische Vergleichsverfahren herangezogen. Die Anwendung eines optimierenden Verfahrens ist nur fur stark eingeschrankte Problemfalle moglich. Es wird daher auf den Vergleich mit einem derartigen Verfahren verzichtet. Die zur Analyse herangezogenen Vergleichsverfahren basieren ausnahmslos auf dem Konzept einer FFD-Heuristik (Sortierverfahren), in der die Auftrags- bzw. Arbeitsgangzuordnung in Abhangigkeit von einem dynamischen Prioritatswert491) erfolgt. Folgende Verfahren werden herangezogen: Das Verfahren TERM, in dem die Auftrage nach aufsteigenden Falligkeitsterminen dr sortiert und den Serien zugeordnet werden; eine Verfahrenskombination aus den Losungsvorschlagen von Rajagopalan sowie von Shanker und Tzen (Kap. 5.2.1.2.2 und Kap. 5.3.1.2), RAJ/S; das Verfahren von Whitney und Gaul, W/G (Kap. 53.2.1) sowie eine angepaste Form des Verfahrens von Whitney und Gaul, W/G_A.

Einlastungsplanung von flexiblen Fertigungssystemen als Entscheidungsproblem

Es konnte gezeigt werden, das der Einlastungsphase eine wesentliche Bedeutung fur den erfolgreichen Betrieb eines FFS zukommt. Das Entscheidungsproblem dieser Planungsphase bedarf daher einer besonderen Aufmerksamkeit. Wesentlich ist hierbei, das die Formulierung eines Entscheidungsproblems an den spezifischen Ausgestaltungsmerkmalen eines FFS zu orientieren ist123). Eine allgemeingultige und gleichzeitig wohlstrukturierte Problemformulierung124) kann es fur die Einlastungsphase eines FFS nicht geben. In der Literatur wird dies vielfach ubersehen, so das nicht unmittelbar vergleichbare Entscheidungsmodelle gegenubergestellt werden125).

Gegenstand und Gang der Untersuchung

Die Anforderungen des Absatzmarktes an die industrielle Fertigung sind gekennzeichnet durch eine steigende Variantenvielfalt, kurzere Lieferzeiten, steigende Qualitatsanspruche, kleinere Auftragsgrosen und kurzere Produktlebenszyklen. Um diesen Marktanforderungen gerecht zu werden und die Wettbewerbsfahigkeit gegenuber der Konkurrenz zu erhalten oder zu verbessern, sind die Unternehmen gezwungen, ihre Produktion zunehmend zu flexibilisieren. In der Vergangenheit wurden Flexibilitatsbedarfe La. uber Lagerbestande und uber die Organisationsform der klassischen Werkstattfertigung abgefangen. Diese Varianten der Produktionsflexibilisierung sind nicht mehr gangbar, da sie dem Wirtschaftlichkeitsprinzip widersprechen und den Wettbewerbsfaktor Zeit ungenugend berucksichtigen. Es besteht daher die Forderung, die Flexibilitat und die Produktivitat der gesamten Wertschopfungskette derart zu erhohen, das kurze Lieferzeiten auch bei niedrigen Umlaufbestanden ermoglicht werden. Daruberhinaus soll gewahrleistet werden, das neue Produkte zugig in den Produktionsablauf integriert werden konnen. Der Einsatz von flexiblen Fertigungssystemen (FFS) ist eine Moglichkeit, den zum Teil gegenlaufigen Anforderungen gerecht zu werden. Flexible Fertigungssysteme sind eine Konzeptionsvariante der flexiblen automatisierten Fertigung1).

Formulierung und Lösung eines Modells zur Einlastungsplanung

Die Analyse der Einlastungsplanungsmodelle in der Literatur konnte im wesentlichen zwei Probleme aufzeigen. Zum einen wird der Termineinhaltung der Auftrage zu wenig Beachtimg geschenkt. Zum anderen werden zur Losung der Problemstellungen unzureichende Losungsverfahren angeboten.