Optimierung ungetakteter synchroner Produktionsanlagen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Sigrid Knust
• Fachliche Zuordnung: Accounting und Finance
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 240376541

Im Zuge der Mass Customization verlagert sich die Produktion immer mehr von der Massen- hin zur Variantenfertigung. Hierbei haben automatische Produktionsanlagen in der Industrie traditionsgemäß eine große Bedeutung. Rohmaterial wird mit Hilfe eines Förderbandes zu verschiedenen Stationen transportiert, bis das fertige Produkt an der letzten Station entnommen werden kann. An den Stationen werden die Produkte in verschiedenen Arbeitsgängen durch spezialisierte Maschinen oder Mitarbeiter bearbeitet. Dabei können sich die Arbeitsgänge und somit die Produktionsdauern an den einzelnen Stationen je nach Variante stark unterscheiden. Musste früher keine Rücksicht auf die Reihenfolge der zu fertigenden Produkte genommen werden, wird diese zunehmend wichtiger, um das volle Optimierungspotential der Produktionsanlage auszunutzen.In diesem Projekt sollen ungetaktete Produktionsanlagen mit synchronem Transport untersucht werden. Bei diesen wird das Förderband immer erst dann in Bewegung gesetzt, wenn die Arbeit an allen Teilarbeitsgängen beendet ist, d.h. es muss auf den als letzten fertiggestellten Arbeitsgang gewartet werden. Die Produktionszeiten sind somit von allen Produkten abhängig, die sich zur gleichen Zeit auf der Anlage befinden. Insbesondere wenn die Produktionszeiten zwischen einzelnen Varianten stark variieren, ist es für eine effiziente Produktion wichtig, eine Reihenfolge der zu fertigenden Produkte so zu bestimmen, dass Wartezeiten minimiert werden. Hierbei kommt es zu indirekten Rüstzeiten, die nicht zwischen direkt aufeinander folgenden Produkten auftreten, sondern zwischen Elementen mit einem bestimmten Abstand in der Reihenfolge. Durch zusätzliche Rüstzeiten beim Ressourcenwechsel entstehen noch kompliziertere Reihenfolgeabhängigkeiten.Trotz ihrer hohen praktischen Bedeutung finden diese Probleme in der Literatur kaum Beachtung. Insbesondere fehlen theoretische Überlegungen, wie sich die Reihenfolgeprobleme abhängig von der Konfiguration der Produktionsanlage verhalten. Hauptziele des beantragten Forschungsvorhabens sind eine fundierte theoretische Analyse und Modellierung ungetakteter synchroner Produktionsanlagen sowie darauf aufbauend die Entwicklung von effizienten Optimierungsalgorithmen. Dabei sollen vor allem Produktionsanlagen mit zusätzlichen Ressourcen und Rüstzeiten behandelt werden, bei denen zwei Arten von Reihenfolgeabhängigkeiten zu beachten sind: reihenfolgeabhängige Produktionszeiten durch Warten auf Arbeitsgänge sowie Rüstzeiten durch den Wechsel von Ressourcen.Alle Verfahren sollen anhand von realen Daten aus der Praxis getestet und evaluiert werden. Da wir in Gesprächen mit Firmen festgestellt haben, dass die in der Praxis auftretenden Produktionsplanungsprobleme aufgrund ihrer hohen Komplexität manuell oft nur sehr schlecht gelöst werden können, versprechen wir uns von dem Projekt neben dem theoretischen Erkenntnisgewinn einen großen Nutzen für die industrielle Anwendung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen