Verfügbarkeit: Fallbasierte Feinplanung im Rahmen der kurzfristigen Fertigungssteuerung

Fallbasierte Feinplanung im Rahmen der kurzfristigen Fertigungssteuerung:

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Arlt, Reinhard (VerfasserIn)
Weitere Verfasser:	Kohl, Holger (HerausgeberIn)
Format:	Abschlussarbeit Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Stuttgart Fraunhofer Verlag [2019]
Schriftenreihe:	Berichte aus dem Produktionstechnischen Zentrum Berlin
Schlagworte:	Fertigungsplanung Fallbasiertes Schließen Fertigungsauftrag Fertigungssteuerung UFL Planungsunterstützung Fallbasiertes Verfahren Industrie 4.0 Maschinelles Lernen Produktionsplaner Fertigungssteuerer Hochschulschrift
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Beschreibung:	213 Seiten Illustrationen, Diagramme
ISBN:	9783839614297

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 0 KURZZEICHEN ..................................................................................................................................... 1 1 EINLEITUNG ........................................................................................................................................ 3 2 FERTIGUNGSAUFTRAGSPLANUNG UND -STEUERUNG ......................... 8 2.1 A UFTRAGSABWICKLUNGSSZENARIEN ................................................................................................. 8 2.1.1 LAGERORIENTIERTE FERTIGUNG ...................................................................................................... 8 2.1.2 KUNDENORIENTIERTE FERTIGUNG ................................................................................................. 10 2.1.3 WEITERE FERTIGUNGSARTEN ........................................................................................................ 10 2.1.4 KOMBINIERTE SZENARIEN .......................................................................................................... 11 2.2 Z IELSETZUNGEN .............................................................................................................................. 11 2.2.1 OPERATIONALISIERUNG VON ZIELEN ............................................................................................. 14 2.3 A NFORDERUNGEN AN DIE F ERTIGUNGSSTEUERUNG ....................................................................... 16 2.4 P LANUNGSAUFGABEN IM R AHMEN DER F ERTIGUNGSSTEUERUNG ................................................... 16 2.4.1 NEUPLANUNG VS. UMPLANUNG ................................................................................................. 17 2.4.2 KOMPLEXITAETSBETRACHTUNGEN .................................................................................................. 17 3 SYSTEME FUER DIE FERTIGUNGSAUFTRAGSPLANUNG UND -STEUERUNG .................... 18 3.1 M ODELLE FUER DIE F ERTIGUNGSSTEUERUNG .................................................................................. 19 3.2 ERP-SYSTEME ................................................................................................................................20 3.3 MES-S YSTEME ................................................................................................................................ 21 3.4 I NTEGRATIONSSZENARIEN UND G RENZEN BESTEHENDER S YSTEME .............................................. 23 4 VERFAHREN ZUR AUFTRAGSPLANUNG ................................................................................... 25 4.1 E NUMERATIONSVERFAHREN ........................................................................................................... 25 4.2 P RIORITAETSREGELN ........................................................................................................................25 4.3 M ETA -H EURISTIKEN ........................................................................................................................27 4.3.1 TABU SEARCH .......................................................................................................................... 27 4.3.2 SIMULATED ANNEALING ............................................................................................................. 27 4.3.3 THRESHOLD ACCEPTING ............................................................................................................. 28 4.3.4 GENETISCHE ALGORITHMEN ....................................................................................................... 29 4.3.5 EVOLUTIONSSTRATEGIE ................................................................................................................ 31 4.3.6 EVOLUTIONARY PROGRAMMING ................................................................................................... 31 4.3.7 AMEISEN-ALGORITHMEN ........................................................................................................... 32 4.4 S HIFTING -B OTTLENECK ................................................................................................................... 33 4.5 B ELASTUNGSORIENTIERTE A UFTRAGSFREIGABE (BOA) ................................................................ 33 4.6 W ISSENSBASIERTE P LANUNGSVERFAHREN ..................................................................................... 35 4.6.1 RESTRIKTIONSBASIERTE PLANUNG ............................................................................................... 35 4.6.2 REGELBASIERTER ANSATZ ........................................................................................................... 37 4.6.3 FALLBASIERTES SCHLIESSEN ......................................................................................................... 38 4.6.4 UNSCHARFE LOGIK .................................................................................................................... 43 4.6.5 REPARATURBASIERTE UND EREIGNISORIENTIERTE ANSAETZE ............................................................. 44 4.6.6 BLACKBOARD-SYSTEME ............................................................................................................. 44 4.6.7 MULTI-AGENTEN-ANSATZ ............................................................................................................45 4.6.8 VERTRAGSNETZE ......................................................................................................................... 47 4.7 N EURONALE N ETZE .........................................................................................................................48 4.8 B EWERTUNG UND K RITIK BESTEHENDER V ERFAHREN ....................................................................49 5 FALLBASIERTES PLANUNGS- UND STEUERUNGSVERFAHREN ...................................... 52 5.1 R AHMENBEDINGUNGEN UND A NFORDERUNGEN ............................................................................. 52 5.2 K ONZEPT .......................................................................................................................................... 53 5.2.1 PLANERISCHE VERANTWORTUNGSBEREICHE IM BETRIEB ............................................................... 53 5.2.2 FERTIGUNG RELEVANTE STOERUNGEN UND IHRE BEHEBUNG ............................................................. 57 5.2.3 MODELL DER FALLBASIERTEN PLANUNGSUNTERSTUETZUNG ................................................................ 57 5.2.3.1 FALLBASIERTE EINPLANUNGSUNTERSTUETZUNG .................................................................................... 59 5 2.3.2 FALLBASIERTE UMPLANUNGSUNTERSTUETZUNG / KONFLIKTBEHEBUNG .................................................... 61 5.3 W ISSENSMODELL ............................................................................................................................. 63 5.3.1 MODELLAUFBAU .......................................................................................................................... 63 5.3.2 ENTSCHEIDUNGSDOMAENE ......................................................................................................... 64 5.3.2.1 AUFBAU ....................................................................................................................................... 64 5.3 2.2 ATTRIBUTE, MERKMALE UND SITUATIONEN ......................................................................................... 66 5.3.2.3 DISTANZ- UND AEHNLICHKEITSFUNKTIONEN ......................................................................................... 67 5.3 2.4 FALL, FALLBASIS UND AEHNLICHSTER FALL ............................................................................................ 68 5.3.2.5 LOESUNGEN UND LOESUNGSPARAMETER ............................................................................................ 69 5.3.2.6 FALLBASIERTE ANWENDUNG ............................................................................................................. 69 5.3.2.7 INTERPRETATION VON FAELLEN ALS REGELN ......................................................................................... 70 5.3.2.8 FALLBASIERTER ENTSCHEIDUNGSPROZESS ......................................................................................... 74 5.3.2.9 FESTLEGUNG DER RELEVANTEN MERKMALE UND DER INITIALEN FALLBASIS ............................................. 74 5.3.3 ANWENDUNGSDOMAENE ............................................................................................................. 75 5.3.3.1 PLANUNGSOBJEKTTYPEN .................................................................................................................. 76 5.3.32 KONFLIKTARTEN ............................................................................................................................... 79 5.3.3.3 LOESUNGSARTEN .............................................................................................................................. 83 5.3.4 INFERENZEBENE ....................................................................................................................... 84 5.3.4.1 KONTROLLSTRATEGIEN ....................................................................................................................... 85 5.3.4.2 FALLBASIERTER EINPLANUNGSALGORITHMUS ...................................................................................... 90 5.3.4.3 FALLBASIERTER UMPLANUNGSALGORITHMUS ....................................................................................... 91 5.3.4.4 FALLSELEKTION .............................................................................................................................. 96 5.3.4.5 LOESUNGSANPASSUNG .................................................................................................................. 97 5.3.4.6 LOESUNGSBEWERTUNG ................................................................................................................... 100 5.3.4.7 AKTUALISIERUNG DER FALLBASIS .................................................................................................... 102 5.3.4.8 FALLBASISPFLEGE UND -WARTUNG .................................................................................................. 103 5.3.5 AUFGABENEBENE .................................................................................................................... 106 5.3.6 STRATEGIEEBENE ..................................................................................................................... 107 6 ARCHITEKTUR DES FALLBASIERTEN SYSTEMS ZUR UNTERSTUETZUNG DER PLANUNG UND STEUERUNG .......................................................................................................................... 109 6.1 S YSTEMFUNKTIONEN UND K ONSULTATIONSABLAUF ...................................................................... 109 6.1.1 KONSULTATIONSABLAUF ............................................................................................................. 110 6.1.2 KONFLIKTERKENNUNG ................................................................................................................ 112 6.1.3 MASSNAHMENGENERIERUNG UND -ANPASSUNG ........................................................................ 113 6.1.4 PLANUNGSMODUL .................................................................................................................... 114 6.1.5 PLANBEWERTUNG .................................................................................................................... 114 6.1.6 PLANVERWALTUNG / KONSULTATION ........................................................................................... 115 6.1.7 FALLBASIS ............................................................................................................................... 115 6.1.7.1 INITIALE SPEICHERUNG VON FAELLEN IN DER FALLBASIS .................................................................... 116 6.1.7.2 NUTZUNG VON FALLBASISWISSEN: ANWENDUNG ............................................................................ 117 6.1.7.3 NUTZUNG VON FALLBASISWISSEN: BEWERTUNG .............................................................................. 118 6.1.8 SCHNITTSTELLEN ........................................................................................................................ 119 6.1.9 INITIALE UND PERMANENTE WISSENSAKQUISITION ..................................................................... 119 6.1.10 FALLBASISPFLEGE ................................................................................................................. 120 6.2 W ISSENSREPRAESENTATION ........................................................................................................... 120 6.2.1 GLOBALE SITUATION .... ............................................................................................................ 120 6.2.2 LOKALE SITUATION ................................................................................................................... 121 6.2.2.1 AKTUELLE SITUATION ..................................................................................................................... 122 6.2.2.2 AKTUELLES KONFLIKTOBJEKT ........................................................................................................... 122 6.2.2.3 AKTUELLES PLANUNGSOBJEKT ........................................................................................................ 123 6.2.2 4 AKTUELLER PLAN .......................................................................................................................... 126 6.2.3 AEHNLICHKEITSFUNKTIONEN ........................................................................................................ 127 6.2.3.1 LOKALE AEHNLICHKEITSFUNKTIONEN ................................................................................................. 127 6.2.3.2 GLOBALE AEHNLICHKEITSFUNKTIONEN .................................................. ........................................... 127 6.2.4 FALL ........................................................................................................................................ 127 6.2.5 MASSNAHME ........................................................................................................................... 129 6.2.5.1 MASSNAHMEN ZUR AUFTRAGS- UND ARBEITSFOLGETERMINIERUNG ...................................................... 130 6.2.5.2 MASSNAHMEN ZUR VERAENDERUNG DER AUSLASTUNG EINER MASCHINE ............................................. 131 6 2.5.3 MASSNAHMEN ZUR VERAENDERUNG DES KAPAZITAETSANGEBOTS EINER MASCHINE ............................... 132 7 ANWENDUNG ................................................................................................................................. 133 7.1 E INSATZSZENARIEN ....................................................................................................................... 133 7.2 D ER O ASE B ASED S CHEDULING A SSISTANT (CSA) ALS E RWEITERUNGSMODUL FUER EIN ERP-S YSTEM .................................................................................................................... 133 7.2.1 FERTIGUNGSAUFTRAEGE .............................................................................................................. 134 7.2.2 DISPOSITION UND TERMINIERUNG VON FERTIGUNGSAUFTRAEGEN .................................................... 135 7.2.3 ARBEITSPLAETZE UND SCHICHTPLAENE ........................................................................................... 137 7.2.4 VORGEHENSWEISE ZUR FALLBASIERTEN UMPLANUNG MIT CSA .................................................. 137 7.2.4.1 IMPORT VON ARBEITSPLATZ-, SCHICHTPLAN- UND FERTIGUNGSAUFTRAGSDATEN IN CSA ........................ 138 7.2.4.2 EINPLANUNG VON FERTIGUNGSAUFTRAEGEN ..................................................................................... 141 7.2.4.3 KONFLIKTANALYSE UND PLANBEWERTUNG ....................................................................................... 143 7.2.44 UMPLANUNG ............................................................................................................................... 144 7.2.4.5 AKTUALISIERUNG DER FALLBASIS .................................................................................................... 145 7.2 4.6 EXPORT VON FERTIGUNGSAUFTRAEGEN AUS CSA UND IMPORT INS ERP-SYSTEM ................................. 146 7.2.4.7 SIMULATION VON STOERUNGEN ....................................................................................................... 146 7.3 E INPLANUNG AUF A LTERNATIVMASCHINEN .................................................................................... 147 7.3.1 VERSUCHSAUFBAU .................................................................................................................. 147 7.3.2 REGELBASIERTE EINPLANUNG ................................................................................................... 148 7.3.3 FALLBASIERTE EINPLANUNG ....................................................................................................... 149 7.3.4 TESTINSTANZEN UND TESTLAEUFE ............................................................................................... 152 7.3.5 ERGEBNISSE ........................................................................................................................... 155 7.3.5.1 DURCHSCHNITTLICHE ANZAHL VERSPAETETER ARBEITSVORGAENGE ......................................................... 155 7.3.5.2 DURCHSCHNITTLICHE ANZAHL DER STOERUNGEN ............................................................................... 159 7.4 K ONFLIKTBEHEBUNG ...................................................................................................................... 161 7.4.1 VERSUCHSAUFBAU .................................................................................................................. 161 7.4.2 REGELBASIERTE KONFLIKTBEHEBUNG ......................................................................................... 165 7.4.3 FALLBASIERTE KONFLIKTBEHEBUNG ............................................................................................ 166 7.4.4 TESTINSTANZEN UND TESTLAEUFE ............................................................................................... 171 7.4.5 ERGEBNISSE BEI EXPONENTIALVERTEILTEN STOERUNGSDAUERN ..................................................... 172 7.4.5.1 DURCHSCHNITTLICHE ANZAHL VERSPAETETER ARBEITSVORGAENGE ......................................................... 172 7.4.5 2 DURCHSCHNITTLICHE ANZAHL VERSPAETETER AUFTRAEGE .................................................................... 172 7.4.5.3 DURCHSCHNITTLICHE VERSPAETUNG DER ARBEITSVORGAENGE .............................................................. 173 7.4.6 ERGEBNISSE BEI DREIECKSVERTEILTEN STOERUNGSDAUERN .......................................................... 173 7.4.6.1 DURCHSCHNITTLICHE ANZAHL VERSPAETETER ARBEITSVORGAENGE ........................................................ 173 7.4.6.2 DURCHSCHNITTLICHE ANZAHL VERSPAETETER AUFTRAEGE ..................................................................... 173 7.4.6.3 DURCHSCHNITTLICHE VERSPAETUNG DER ARBEITSVORGAENGE .............................................................. 174 8 ZUSAMMENFASSUNG .................................................................................................................. 176 9 LITERATURVERZEICHNIS ............................................................................................................ 179 ANHANG A: INTERAKTIVE KONFLIKTBEHEBUNG MIT CSA ........................................................194 ANHANG B: SYNTAX DER FALLBESCHREIBUNGSSPRACHE ..................................................... 199 ANHANG C: ERGEBNISSE DER SIMULATIONSLAEUFE .................................................................. 202 C. 1 E INPLANUNG AUF A LTERNATIVMASCHINEN .................................................................................... 202 C.1.1 DURCHSCHNITTLICHE ANZAHL VERSPAETETER ARBEITSVORGAENGE ............................................................... 202 C.1.2 DURCHSCHNITTLICHE ANZAHL STOERUNGEN ............................................................................................. 203 0.2 K ONFLIKTBEHEBUNG : E RGEBNISSE BEI EXPONENTIALVERTEILTEN S TOERUNGSDAUERN ............... 205 C.2.1 DURCHSCHNITTLICHE ANZAHL VERSPAETETER ARBEITSVORGAENGE ................................................................205 C.2.2 DURCHSCHNITTLICHE ANZAHL VERSPAETETER AUFTRAEGE ............................................................................. 206 0.2.3 DURCHSCHNITTLICHE VERSPAETUNG DER ARBEITSVORGAENGE ......................................................................207 O.3 K ONFLIKTBEHEBUNG : E RGEBNISSE BEI DREIECKSVERTEILTEN S TOERUNGSDAUERN ...................... 209 C.3.1 DURCHSCHNITTLICHE ANZAHL VERSPAETETER ARBEITSVORGAENGE ................................................................209 0.3.2 DURCHSCHNITTLICHE ANZAHL VERSPAETETER AUFTRAEGE ............................................................................. 210 C.3.3 DURCHSCHNITTLICHE VERSPAETUNG DER ARBEITSVORGAENGE ..................................................................... 211 ANHANG D: BASIS-TESTPROBLEM FUER 6 MASCHINEN .............................................................. 213
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