Operative Planung der Chargenproduktion: Ein hierarchischer Ansatz zur Belegungsplanung chargenweise produzierender Mehrzweckanlagen der Prozessindustrie: Produktion und Logistik

1 Einführung in die Problemstellung.- 1.1 Entscheidungsebenen der Produktionsplanung.- 1.2 Randbedingungen der operativen Produktionsplanung.- 1.3 Fallstudie: Chemische Industrie.- 2 Simultane und hierarchische Planung.- 2.1 Simultane Planung.- 2.2 Hierarchische Planung.- 3 Modellierung des Batching-Problems.- 3.1 Modellierung als nichtlineares gemischt-ganzzahliges Optimierungsproblem.- 3.2 Modellierung als lineares gemischt-ganzzahliges Optimierungsproblem.- 4 Modellierung des Batch-Scheduling-Problems.- 4.1 Aktivitäten und Ereignisse.- 4.2 Zeitliche Mindest- und Höchstabstände.- 4.3 Erneuerbare Ressourcen.- 4.4 Kalender.- 4.5 Apparate mit Umrüst- und Reinigungszeiten.- 4.6 Kumulative Ressourcen.- 4.7 Optimierungsproblem.- 4.8 Mehr-Modus-Fall.- 5 Enumerationsverfahren zur Lösung des Batch-Scheduling-Problems.- 5.1 Prinzip des Verfahrens.- 5.2 Zeitplanung.- 5.3 Behandlung von Ressourcenkonflikten.- 5.4 Filtered-Beam-Search.- 5.5 Lösung der Fallstudie.- 5.6 Mehr-Modus-Fall.- 6 Prioritätsregelverfahren zur Lösung des Batch-Scheduling-Problems.- 6.1 Vorüberlegung.- 6.2 Algorithmische Umsetzung.- 6.3 Berücksichtigung von Kalendern.- 6.4 Multistartverfahren.- 6.5 Lösung der Fallstudie.- 6.6 Mehr-Modus-Fall.- 7 Experimentelle Performance-Analyse.- 7.1 Untersuchte Instanzen.- 7.2 Ergebnisse.- 8 Erweiterungen.- 8.1 Anwendungsfall: Aluminium-Industrie.- 8.2 Prozesse mit variabler Dauer.- 8.3 Chargenproduktion mit kontinuierlichen Materialflüssen.- 8.4 Heuristische Lösung großer Probleminstanzen.- Zusammenfassung und Ausblick.

PD Dr. Norbert Trautmann lehrt an der Fakultät für Wirtschaftswissenschaften der Universität Karlsruhe (TH).

In der Produktionswirtschaft stand bisher die Auseinandersetzung mit Themen der Fertigungsindustrie im Vordergrund. Leistungsfähige Planungsmethoden in der Prozessindustrie blieben weitgehend unerforscht.

Norbert Trautmann entwickelt einen zweistufigen Ansatz zur operativen Planung der Chargenproduktion auf Mehrzweckanlagen. Auf der ersten Stufe (Batching) werden die zur Deckung der gegebenen Primärbedarfe benötigte Menge von Chargen und die zugehörigen Chargengrößen ermittelt. Gegenstand der zweiten Stufe (Batch-Scheduling) ist die zeitliche Zuordnung der Betriebsmittel und der Mitarbeiter zu diesen Chargen. Die Praxisrelevanz der vorgestellten Modelle und Verfahren wird durch eine Fallstudie und ein Beispiel aus der Aluminium-Industrie demonstriert.