Biesenbach Multi-Site-Scheduling in der chemischen Industrie
2007
ISBN: 978-3-8350-9484-0
Verlag: Deutscher Universitätsverlag
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
Anlagenbelegungsplanung bei international verteilten Produktionsstandorten
E-Book, Deutsch, 331 Seiten, eBook
Reihe: Produktion und Logistik
ISBN: 978-3-8350-9484-0
Verlag: Deutscher Universitätsverlag
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
Andreas Biesenbach vergleicht die Stückgutindustrie mit der chemischen Industrie und leitet Anforderungen an eine zentrale Anlagenbelegungsplanung bei international verteilten Produktionsstandorten in diesem Industriezweig ab. Er entwickelt ein Multi-Site-Scheduling-Verfahren, das sich aus Auftragszuordnung (zu einzelnen Standorten), Auftragsterminierung, Verfügbarkeitsprüfung und Reihenfolgeplanung (an dem einzelnen Standort) zusammensetzt.
Dr. Andreas Biesenbach promovierte bei Prof. Dr. Rainer Leisten am Lehrstuhl für Produktionswirtschaft und Industriebetriebslehre der Universität Duisburg-Essen, Campus Duisburg. Er ist als Leiter der Abteilung SCM der Business-Consulting im Bayer-Konzern (Bayer Business Services GmbH) tätig.
Zielgruppe
Research
Weitere Infos & Material
1;Geleitwort;6
2;Vorwort;8
3;Inhaltsverzeichnis;10
4;Abbildungsverzeichnis;14
5;Abkürzungs- und Symbolverzeichnis;20
6;1 Einleitung;29
6.1;1.1 Ausgangssituation und Problemstellung;29
6.2;1.2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit;32
7;2 Abgrenzung des Untersuchungsbereichs und Begriffsbestimmung;36
7.1;2.1 Prozessindustrie, chemische Industrie und Kunststoffindustrie;37
7.2;2.2 Produktionstypologische Abgrenzung des Untersuchungsbereichs;45
7.3;2.3 Einordnung der Anlagenbelegungsplanung in die Produktionsplanung;61
7.4;2.4 Begriffsbestimmung: Auftragszuordnung bei international verteilten, redundanten Produktionsstandorten;74
7.5;2.5 Aufteilung der Planungsaufgaben bei verteilten Produktionsstandorten;96
7.6;2.6 Funktionale Abgrenzung des Untersuchungsbereichs und Rahmenbedingungen;100
8;3 Anforderungen an ein Verfahren zum Multi- Site- Scheduling;104
8.1;3.1 Zielbestimmung;105
8.2;3.2 Verfahrenseinsatz;113
8.3;3.3 Funktionale Anforderungen;114
8.4;3.4 Leistungsbezogene Anforderungen;116
8.5;3.5 Qualitative Anforderungen;118
8.6;3.6 Lastenheft;120
9;4 Modellkonzeption;122
9.1;4.1 Modellbildung;122
9.2;4.2 Entscheidungsfeldprämissen;128
9.3;4.3 Problemstrukturprämissen;141
9.4;4.4 Ziel- und Bewertungsprämissen;143
9.5;4.5 Modellstruktur;157
10;5 Grundmodelle und Lösungsansätze;159
10.1;5.1 Grundmodelle der Anlagenbelegungsplanung;159
10.2;5.2 Weitere Aspekte zur Charakterisierung des Multi-Site-Scheduling;168
10.3;5.3 Auswahl eines geeigneten Lösungsverfahrens;177
11;6 Verfahrensentwicklung;188
11.1;6.1 Multikriterielle Evolutionäre Algorithmen;188
11.2;6.2 Konzept des Verfahrens;220
11.3;6.3 Gestaltung der Auftragszuordnung;225
11.4;6.4 Gestaltung der Auftragsterminierung;256
11.5;6.5 Gestaltung der Verfügbarkeitsprüfung;263
11.6;6.6 Gestaltung der Reihenfolgeplanung;264
11.7;6.7 Auswahl eines bevorzugten Anlagenbelegungsplans aus vielen Planauftragslisten;266
12;7 Validierung;269
12.1;7.1 Komplexitätstreiber des Fallbeispiels;271
12.2;7.2 Derzeitige manuelle Planung;272
12.3;7.3 Anwendung des entwickelten Verfahrens am Fallbeispiel;275
12.4;7.4 Zusammenfassende Betrachtung der Validierung;291
13;8 Zusammenfassung und Ausblick;292
14;Literaturverzeichnis;297
Abgrenzung des Untersuchungsbereichs und Begriffsbestimmung.- Anforderungen an ein Verfahren zum Multi-Site-Scheduling.- Modellkonzeption.- Grundmodelle und Lösungsansätze.- Verfahrensentwicklung.- Validierung.- Zusammenfassung und Ausblick.
7 Validierung (S. 241-242)
Das Ziel dieses Kapitels besteht darin, Aussagen über die Leistungsfähigkeit des entwickelten Verfahrens zum Multi-Site-Scheduling in der chemischen Industrie abzuleiten sowie den Aufwand und wirtschaftlichen Nutzen seines Einsatzes in der betrieblichen Praxis abzuschätzen. Grundsätzlich ist es bei heuristischen Optimierungsverfahren schwierig, die bei der Anwendung des Verfahrens erreichte Qualität der Lösungen zu bewerten.
Die Problematik erwächst im Wesentlichen daraus, dass die exakten, optimalen Lösungen in der Regel bei realistischen Problemgrößen nicht bekannt sind und auch nicht mit vertretbarem Aufwand ermittelt werden können. Somit kann die Validierung des in dieser Arbeit entwickelten heuristischen Optimierungsverfahrens nicht anhand eines Vergleichs zwischen den erzielten Lösungen und den theoretisch optimalen Lösungen erfolgen. Können keine exakten Lösungen herangezogen werden, so wird empfohlen, die Lösungsqualität anhand von Leistungsvergleichen mit den Ergebnissen alternativer Verfahren zu beurteilen.
Diese Vorgehensweise muss im vorliegenden Fall ebenfalls verworfen werden, da das Entscheidungsmodell für das Multi-Site- Scheduling in der chemischen Industrie erst in dieser Arbeit entwickelt wurde. Somit liegen auch keine Ergebnisse zu der hier vorliegenden Problemstellung durch alternative Verfahren vor. Eine weitere Möglichkeit zur Validierung heuristischer Optimierungsverfahren besteht in der Bestimmung geeigneter Lower bzw. Upper Bounds4 für die Zielfunktionswerte eines Anwendungsfalls. Bei dieser im Bereich des Operations Research verbreiteten Vorgehensweise werden die heuristisch ermittelten Lösungen mit den Lower bzw. Upper Bounds verglichen.
Berens stellt fest, dass die Validierung heuristischer Verfahren anhand von Bounds grundsätzlich problematisch ist, da die Lower Bounds unter Umständen sehr weit von den optimalen Zielfunktionswerten entfernt seien und keine abgesicherten Aussagen über den Abstand der Lower Bounds zu den exakten Minimumwerten möglich seien. Die zur Berechnung der unteren Schranken notwendige Relaxation des Verfahrens, z. B. durch Aufhebung der Kapazitätsrestriktionen oder Vernachlässigung reihenfolgeabhängiger Rüstzeiten, führt zu Bounds, die weit entfernt von den exakten Lösungen liegen.
Aus den genannten Gründen wird die Validierung des entwickelten Verfahrens mit Hilfe von Lower und Upper Bounds nicht weiter in Betracht gezogen. Die Validierung des entwickelten Verfahrens ist dennoch möglich. So lassen sich die mit dem hier entwickelten Verfahren berechneten Lösungen mit denen in der betrieblichen Praxis „manuell“ erzielten Lösungen vergleichen.2 Ein Ziel dieser Arbeit besteht darin, die heutige manuelle Planung durch das hier erarbeitete Verfahren zu ersetzen. Somit ist entscheidend, wie gut die Planauftragslisten, die mit dem hier entwickelten Verfahren erzeugt werden, im Vergleich zu manuell erzeugten Planauftragslisten sind und nicht wie gut diese im Vergleich zu jeweils optimalen Planauftragslisten sind.
In einem ersten Abschnitt (Kap. 7.1) wird zunächst der hier zugrunde gelegte betriebliche Anwendungsfall, das sog. Fallbeispiel, beschrieben und seine Komplexitätstreiber werden determiniert. Danach wird die heutige manuelle Vorgehensweise der Anlagenbelegungsplanung beschrieben (Kap. 7.2), und die hieraus resultierenden Ergebnisse werden im anschließenden Abschnitt (Kap. 7.3) mit den erzielten Lösungen des hier entwickelten, prototypisch realisierten Multi-Site-Scheduling verglichen.
