Individualisierbare heuristische Einplanung für rechnerbasierte Leitstände:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer
1995
|
| Schriftenreihe: | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung <Stuttgart>: IPA-IAO-Forschung und -Praxis
223 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Zugl.: Stuttgart, Univ., Diss., 1994 |
| Beschreibung: | 137 S. graph. Darst. |
| ISBN: | 3540604243 |
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Verzeichnis der Abbildungen 1 4
Verzeichnis der Abkürzungen und Größen 18
1 Einleitung 2 0
2 Problemstellung, Zielsetzung und Vorgehensweise 21
3 Stand des Wissens 24
3.1 Leitstände als Instrument der Werkstattsteuerung 24
3.1.1 Werkstattsteuerung 24
3.1.2 Einplanung / Umplanung in der Werkstattsteuerung 25
3.1.3 Leitstand 25
3.2 Einplanungsproblemstellungen 26
3.2.1 Ingenieurwissenschaftliche Merkmale 26
3.2.2 Klassifizierungsschemata des Operations Research (OR) 26
3.2.3 Merkmale 26
3.3 Einplanungsverfahren 27
3.3.1 Individuelle und generelle Einplanungsverfahren und -algorithmen 27
3.3.2 Generelle Eigenschaften von Einplanungsverfahren 28
3.3.2.1 Einplanung als Suche in einem Zustandsdigraphen 28
3.3.2.2 Funktionale Merkmale von Einplanungsverfahren 29
3.3.3 Bewertung von Einplanungsverfahren 29
3.3.4 Einplanungsalgorithmen 30
3.3.4.1 Arten von Einplanungsalgorithmen 30
3.3.4.2 Bewertung exakter Einplanungsalgorithmen 31
3.3.4.3 Bewertung approximativer Einplanungsalgorithmen 32
3.3.4.4 Beschränkung auf heuristische Einplanungsalgorithmen 32
3.3.5 Analyse heuristischer Einplanungsalgorithmen 33
3.3.5.1 Merkmal Reihenfolge 33
3.3.5.2 Merkmal Entscheidungskriterium 35
3.3.5.3 Merkmal Eingrenzung 35
3.3.5.4 Defizite 36
3.3.6 Realisierung heuristischer Einplanungsalgorithmen 37
3.3.6.1 Existierende prototypische Realisierungen 37
3.3.6.2 Defizite 37
3.3.7 Einplanungsverfahren in Leitständen 38
3.3.7.1 Beschreibung der Verfahren 38
-10-
3.3.7.2 Defizite 3g
3.4 Zusammenfassung und Schlußfolgerung 40
4 Anforderungen an eine individualisierbare heuristische
Einplanung 4 2
4.1 Flexibilität individueller Einplanungsverfahren 42
4.2 Berücksichtigung automatisierter Verfahren 42
4.3 Automatisierungsgrad 43
4.4 Lösungsqualität 44
4.5 Effizienz 44
4.6 Zusammenfassung und Bewertung der Einplanungsverfahren
gemäß den Anforderungen 45
5 Feldstudien zur Auslegung der individualisierbaren
heuristischen Einplanung 47
5.1 Darstellung der Vorgehensweise für die Analyse und den Entwurf 47
5.2 Einplanungsproblemstellungen der untersuchten
Werkstattsteuerungen 47
5.3 Beschreibung der individuellen heuristischen
Einplanungsverfahren 43
5.3.1 Erstes Untersuchungsfeld 48
5.3.2 Zweites Untersuchungsfeld 48
5.3.3 Drittes Untersuchungsfeld 51
5.3.4 Viertes Untersuchungsfeld 51
5-4 Vergleich der Analyseergebnisse 52
5.4.1 Identifizierte Funktionen 52
5.4.2 Auswahl 53
54.3 Entscheidung 55
54.4 Aktualisierung 56
54.5 Bewertung 57
54.6 Zusammenfassung und Schlußfolgerung 57
6 Entwurf der individualisierbaren heuristischen
Ein planung 5 8
6-1 Modellgrundlagen 58
61.1 Problemstellung als bewerteter Digraph 58
6-1.2 Bedarf und Verfügbarkeit 59
6-1-3 Zeitrestriktionen 59
6-1-4 Historie 60
-11-
6.2 Datenmodell 61
6.3 Funktionsmodell 63
6.3.1 Heuristischer Einplanungsprozeß 63
6.3.2 Gesamtstruktur 63
6.3.3 Individuelles heuristisches Einplanungsverfahren 64
6.3.4 Teilproblemlösungen 66
6.4 Funktionalität der Auswahl 66
6.4.1 Auswahlsequenz 66
6.4.2 Auswahl 68
6.4.2.1 Einführung 68
6.4.2.2 Parameter 68
6.4.2.3 Ablauf 70
6.5 Funktionalität der Entscheidung und Entscheidungsrevidierung 71
6.5.1 Entscheidungssequenz 71
6.5.2 Entscheidung 71
6.6 Funktionalität der Aktualisierung 72
6.6.1 Aktualisierung Kapazitätszuordnung 72
6.6.2 Aktualisierung Reihenfolgeermitttung und Zeitpunktzuordnung 72
6.7 Funktionalität der Bewertung 73
6.8 Ausprägungen der Entscheidung 74
6.8.1 Kapazitätszuordnung 75
6.8.1.1 Einführung 75
6.8.1.2 Vorausschauende Analyse 75
6.8.1.3 Parameter 75
6.8.1.4 Ablauf 76
6.8.2 Reihenfolgeermittlung 77
6.8.2.1 Einführung 77
6.8.2.2 Vorausschauende Analyse 80
6.8.2.3 Parameter 81
6.8.2.4 Ablauf 82
6.8.3 Zeitpunktzuordnung 83
6.8.3.1 Einführung 83
6.8.3.2 Parameter 84
6.8.3.3 Ablauf 84
6.9 Abdeckung der Anforderungen 85
6.9.1 Flexibilität individueller Einplanungsverfahren 85
6.9.2 Berücksichtigung automatisierter Verfahren 85
6.9.3 Automatisierungsgrad 86
-12-
6.9.4 Lösungsqualität 87
6.9.5 Effizienz 87
7 Softwaretechnische Realisierung 88
7 1 Softwaretechnik zur Implementierung 88
7.2 Architektur der individualisierbaren heuristischen Einplanung 89
7.2.1 Klassenmodell 89
7.2.1.1 Beschreibung der Klassen 89
7.2.1.2 Ableitungsbaum des Klassenmodells 90
7.2.1.3 Einplanungshauptklassen 91
7.2.1.4 Auswahlklassen 92
7.2.1.5 Entscheidungsklassen 93
7.2.1.6 Aktualisierungsklassen 96
7.2.1.7 Bewertungsklassen 97
7.2.2 Benutzungsoberfläche 99
7.2.2.1 Beschreibung mit Dialognetzen 99
7.2.2.2 Dialognetz Einplanungsstrategie 100
7.2.2.3 Darstellung ausgewählter Bildschirmmasken 102
7.3 Hard- und Softwareplattform 103
7.3.1 Hardwareplattform 103
7.3.2 Softwareplattform 104
8 Bewertung anhand eines Einsatzbeispiels 105
8.1 Problemstellung der Einplanung 105
8.2 Ein individueller heuristischer Einplanungsalgorithmus 105
8.3 Bewertung 108
8.3.1 Generierung von Problemstellungsdaten 108
8.3.2 Alternative Einplanungsalgorithmen 109
8.3.3 Ergebnisse des Verfahrensvergleichs 11 °
9 Zusammenfassung 112
1 0 Ausblick 113
10.1 Umsetzbarkeit der Ergebnisse 113
10.1.1 FIKS-Leitstand 113
10.1.2 Leitstände am Markt 113
10.1.3 DV-gestützte Analyse-, Simulations- und Gestaltungsmethode 113
10.2 Weiterentwicklungen 114
10.2.1 Leitlinien zur Auslegung von Einplanungsverfahren 114
10.2.2 Funktionale Erweiterung um die Umplanung 115
-13-
10.2.3 Anbindung eines Expertensystemwerkzeugs 116
1 1 Literaturverzeichnis 117
A Anhang: Merkmale und Merkmalsausprägungen von
Einplanungsproblemstellungen / Kommentare 127
B Anhang: Beschreibung der Einplanungsproblem¬
stellungen der Untersuchungsfelder anhand der
Merkmale 131
C Anhang: Beschreibung der Einplanungsproblemstellung
des Einsatzbeispiels anhand der Merkmale 133
D Anhang: Simulationsergebnisse des Verfahrens¬
vergleichs für das Einsatzbeispiel 135
Verzeichnis der Abbildungen
2-1 Vorgehensweise 23
3-1 Einordnung der Werkstattsteuerung in Bezug auf die Produktions¬
planung und -Steuerung und die Produktionsausführung / Beschrei¬
bung der wichtigsten Werkstattsteuerungsfunktionen (vgl. DIN /24/
und DIN 1251) 24
3-2 Funktionale Merkmale zur Beschreibung von Einplanungsverfahren
hinsichtlich der Vorgehensweise bei der Einplanung 29
3-3 Arten von Einplanungsalgorithmen 31
3-4 Beschreibung verschiedener genereller heuristischer Einplanungs¬
algorithmen über die Merkmale / quantitative Bewertung 34
3-5 Gegenüberstellung von angewandtem Problemzerlegungsprinzip,
eingesetzten generellen heuristischen Einplanungsalgorithmen
und benötigter Rechenzeit in Prototypen der Kl 37
3-6 Beschreibung verschiedener genereller Einplanungsverfahren in
Leitständen über die Merkmale / quantitative Bewertung 39
4-1 Anforderungen der Anforderungsgruppen Flexibilität individueller
Einplanungsverfahren und Berücksichtigung automatisierter Ver¬
fahren 43
4-2 Anforderungen der Anforderungsgruppe Automatisierungsgrad 44
4-3 Bewertung der Einplanungsverfahren gemäß den Anforderungen 45
5-1 Einplanungsverfahren des ersten Untersuchungsfelds 49
5-2 Einplanungsverfahren des zweiten Untersuchungsfelds 50
5-3 Einplanungsverfahren des dritten Untersuchungsfelds 50
5-4 Einplanungsverfahren des vierten Untersuchungsfelds 51
5-5 Identifizierte Funktionen der individuellen Einplanungsverfahren 52
5-6 Datenflußdiagramm für die Funktion Auswahl 53
5-7 Datenflußdiagramm für die Auswahlfunktion als Filter 54
5-8 Entscheidungsfunktionen der Einplanungsverfahren 55
5-9 Aktualisierungsfunktionen der Einplanungsverfahren 57
6-1 Abbildung von Auftragsstrukturen und Entscheidungen vom Typ
Reihenfolge auf Kapazität in einem Digraphen 58
6-2 Gegenüberstellung der Abbildung von Arbeitsgängen und Ereignis¬
sen in Knoten eines Digraphs .59
6-3 Abbildung beliebig dehnbarer , nicht dehnbarer und beschränkt
dehnbarer Dauer durch Zeitrestriktionen 60
-15-
6-4 Modellierung minimaler und maximaler Zeitrestriktionen über
positive und negative Bewertungen von Reihenfolgebeziehungen
zwischen Bedarfen und Verfügbarkeiten 60
6-5 ERM der Problemstellungen der Einplanung in abstrahierter Form 62
6-6 Einplanung als zyklischer Prozeß 63
6-7 Funktionen und Aufrufhierarchie der individualisierbaren heuristi¬
schen Einplanung als Strukturdiagramm (ohne Parameter) 64
6-8 Individuelles heuristisches Einplanungsverfahren als Sequenz von
Teilproblemlösungen 65
6-9 Unterscheidung statische, quasi-dynamische und dynamische
Auswahlsequenz 67
6-10 Auswahlfunktionen mit Input- und Outputobjekttyp 68
6-11 Parameter der Auswahlfunktion 68
6-12 Struktogramm des Ablaufs der Auswahl 70
6-13 Beschreibung der von der Entscheidung aus aufgerufenen Funktio¬
nalität, unabhängig von der Auswahl und Auslegung eines Ent-
scheidungsfunktionstyps 71
6-14 Struktogramm der Aktualisierung fürfrüheste Zeitpunkte 73
6-15 Vom Benutzer konfigurierbare Restriktionstypen der Bewertungs¬
funktion 74
6-16 Optionen zur weiteren Vorgehensweise der Einplanung bei
Erreichen eines unzulässigen Einplanungszustands 74
6-17 Parameter der Entscheidungsfunktion Kapazitätszuordnung 76
6-18 Struktogramm des Ablaufs der Kapazitätszuordnung 77
6-19 Detaillierendes Struktogramm zur Kapazitätszuordnung 78
6-20 Zustand vor und nach Reihenfolgeermittlung auf einer Kapazität be¬
zogen auf einen ausgewählten Arbeitsgang 79
6-21 Zeitrahmenanalyse von zwei Arbeitsgängen 80
6-22 Parameter der Entscheidungsfunktion Reihenfolgeermittlung 82
6-23 Struktogramm des Ablaufs der Reihenfolgeermittlung 83
6-24 Parameter der Entscheidungsfunktion Zeitpunktzuordnung 84
6-25 Struktogramm des Ablaufs der Zeitpunktzuordnung 85
6-26 Abdeckung der Anforderungsgruppen Flexibilität individueller Ein¬
planungsverfahren , Berücksichtigung automatisierter Verfahren
und Automatisierungsgrad durch die Modellkomponenten der
individualisierbaren heuristischen Einplanung 86
6-27 Zeitliche Aufwandsabschätzung für die individualisierbare
heuristische Einplanung ohne Backtracking 87
-16-
7-1 Graphische Notation der Klassen 89
7-2 Klassenmodell der individualisierbaren heuristischen Einplanung 90
7-3 Einplanungshauptklassen AnHeuEinplanung und TeilProbLös 91
7-4 Auswahlklassen BAbstrAuswahl, BAuswahl und AuswahlSeq 92
7-5 Entscheidungsklassen BAbstrEntsch, BEntsch und EntschSeq 94
7-6 Unterklassen von BEntsch, KapaZuord, ReihenErm und ZeitZuord 95
7-7 Aktualisierungsklassen BAbstrAkt, AktKapa und AktReihenUZeit 97
7-8 Bewertungsklasse Bewertung 98
7-9 Bewertungsklassen BAbstrRestrik, AuftragRestrik und KapaRestrik 98
7-10 Einstellung der Auswahlsequenz 101
7-11 Einstellung der Entscheidungssequenz 102
7-12 Fenster Auswahlsequenz und Auswahl Teilmenge Aufträge 103
7-13 Fenster Einplanungsstrategie 104
8-1 Individueller heuristischer Einplanungsalgorithmus des Einsatz¬
beispiels 106
8-2 Teilproblemlösungen des individuellen heuristischen Einplanungs¬
algorithmus 107
8-3 Parameter des individuellen heuristischen Einplanungsalgorithmus...107
8-4 Zufallsvariablen, Schwankungsbreiten und Wahrscheinlichkeits¬
funktionen der Einplanungsproblemstellung 108
8-5 Ergebnisse des Verfahrensvergleichs hinsichtlich der Zielkriterien 110
10-1 Leitlinien zur Auslegung von Einplanungsverfahren 115
A-1 Auftragsmerkmale von Einplanungsproblemstellungen 128
A-2 Werkstatt-, Zeit-, Zielkriterien- und Belegungsplanmerkmale von
Einplanungsproblemstellungen 129
B-1 Beschreibung der untersuchten Einplanungsproblemstellungen
anhand der Auftragsmerkmale 131
B-2 Beschreibung der untersuchten Einplanungsproblemstellungen
anhand der Werkstatt-, Zeit-, Zielkriterien- und Belegungs¬
planmerkmale 132
C-1 Beschreibung der Einplanungsproblemstellung des Einsatzbei¬
spiels anhand der Auftragsmerkmale 133
C-2 Beschreibung der Einplanungsproblemstellung des Einsatzbei¬
spiels anhand der Werkstatt-, Zeit-, Zielkriterien- und Belegungs¬
planmerkmale 134
D-1 Ergebnisse des Verfahrensvergleichs für das Zielkriterium Minimie¬
rung Terminüberschreitungen in Abhängigkeit der Anzahl der
Aufträge 135
-17-
D-2 Ergebnisse des Verfahrensvergleichs für das Zielkriterium Minimie¬
rung Durchlaufzeiten in Abhängigkeit der Anzahl der Aufträge 136
D-3 Ergebnisse des Verfahrensvergleichs für das Zielkriterium Maximie-
rung Kapazitätsauslastungen in Abhängigkeit der Anzahl der
Aufträge 137
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