Planung von Produktionssystemen mit Evolutionsverfahren:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1996
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschrittberichte VDI / 2]
396 IFW Produktionstechnik |
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| adam_text | Titel: Planung von Produktionssystemen mit Evolutionsverfahren
Autor: Eblenkamp, Martin
Jahr: 1996
BERICHTE AUS DEM INSTITUT FÜR FERTIGUNGSTECHNIK UND SPANENDE WERKZEUGMASCHINEN UNIVERSITÄT HANNOVER PRODUKTIONSTECHNIK iii/I vXv:- 7 mm mwà Dipl.-Ing. Martin Eblenkamp, Hannover Planung von Produktionssystemen mit Evolutionsverfahren Fortschritt-Bereichte VDI Reihe 2 : Fertigungstechnik Nr. 396 VDI VERLAG
Inhalt _ V Gliederung 1 Einleitung............................................................................................................1 2 Ausgangssituation.............................................................................................2 2.1 Fertigungsstrukturen....................................................................................3 2.1.1 Neue Fertigungsformen...................................................................5 2.1.2 Ablauf der Fabrikplanung................................................................7 2.2 Produktionssysteme.....................................................................................9 2.2.1 Systemtechnisch geprägte Definitionen........................................11 2.2.2 Systemtheoretisch geprägte Definitionen......................................13 2.2.3 Definitionen für flexible Fertigungsanlagen...................................15 2.2.4 Definition des Produktionssystems für diese Arbeit......................16 3 Stand des Wissens...........................................................................................17 3.1 Strukturfindung...........................................................................................18 3.2 Optimierung...............................................................................................24 3.2.1 Optimierungsverfahren..................................................................24 3.2.2 Lösungsverbesserung in Planungssystemen................................29 3.3 Komplexität und komplexe Systeme..........................................................35 3.4 Evolutionsverfahren in der Fertigungstechnik............................................39 4 Aufgabenstellung.............................................................................................43 4.1 Problemstellung.........................................................................................43
4.2 Zielsetzung und Vorgehensweise..............................................................44 5 Aufgaben- und Anforderungskatalog zur Entwicklung der benötigten Planungsfunktionen.........................................................................................46 5.1 Aufgaben und Anforderungen bei der Planung von Produktionssystemen................................................46 5.1.1 Teilefamilienbildung.......................................................................46 5.1.2 Strukturierung der Produktion.......................................................50 5.1.3 Auslegungsplanung.......................................................................52 5.1.4 Simulation......................................................................................53 5.1.5 Lösungsbewertung........................................................................55 5.2 Anforderungen aus der Planungsmethodik................................................57
?Y!_____ Inhalt 6 Prinzipien der Evolution und die technische Nutzung..................................59 6.1 Grundbegriffe der natürlichen Evolution....................................................59 6.2. Technische Evolutionsverfahren................................................................63 6.2.1 Historie und Grundbegriffe............................................................63 6.2.2 Arbeitsweise..................................................................................65 6.2.3 Populationsmodelle.......................................................................68 7 Entwurf der Methode zur automatischen Planung von Produktionssystemen......................................................................................70 7.1 Verwendung eines Evolutionsverfahrens...................................................70 7.2 Gesamtkonzept..........................................................................................70 7.3 Modellierung des Merkmalsvektors............................................................73 7.3.1 Herleitung der Merkmalsvorrates aus den Planungsaufgaben......73 7.3.2 Objekte, Eigenschaften und Wertebereiche des Merkmalsvorrates..........................................................................75 7.3.3 Zielgerichtete Zusammensetzung des Merkmalsvektors..............79 7.3.4 Modellübersetzung und -rückübersetzung....................................80 7.4 Modellierung der genetischen Operatoren in der Evolutionsstrategie.......82 7.4.1 Modellierung des Crossover ..........................................................83 7.4.2 Modellierung der Mutation.............................................................84 7.4.3 Modellierung der Selektion............................................................85 7.5 Konzeption eines flexiblen Fertigungssimulators.......................................85 7.5.1 Objekte des
Simulators.................................................................88 7.5.2 Ablauf der Simulation....................................................................89 7.6 Lösungsbewertung.....................................................................................92 7.6.1 Eindimensionale Bewertung..........................................................82 7.6.2 Mehrdimensionale Bewertung....................................................... 93 7.7 Entwurf eines Planungssystems................................................................ 95 7.7.1 Systemkonzept.............................................................................. 95 7.7.2 Bestimmung der Anfangslösung................................................... 97 7.7.3 Auswahl und Anwendung der Operatoren ....................................87 8 Implementierung eines Systemprototypen.................................................. 100 8.1 Modellvariation.........................................................................................^ 103 8.2 Modellerprobung...................................................................................... 106 8.3 Bewertung.............................................................................................. 8.4 Ablaufkontrolle und Benutzerführung....................................................... 106
VII 9 Funktionsvalidierung und Planungsbeispiel...............................................108 9.1 Parametereinstellungen für die Durchführung der Evolutionsstrategie.... 108 9.2 Überprüfung der Funktionsfähigkeit.........................................................115 9.2.1 Vergleich mit reiner Zufallssuche................................................115 9.2.2 Testaufgabe 1: Geometrische Überprüfung...............................116 9.2.3 Testaufgabe 2: Suche einer linearen Anordnung........................119 9.3 Vergleich mit herkömmlichen Verfahren..................................................121 9.3.1 Testaufgabe 3: Vergleich mit einem graphentheoretischen Verfahren...............................................................................................121 9.3.2 Testaufgabe 4: Vergleich mit einem Dreiecksverfahren..............124 9.4 Anwendungsbeispiel................................................................................127 9.4.1 Vorbereitung................................................................................127 9.4.2 Grobplanung..............................................................................128 9.4.3 Feinplanung................................................................................132 9.5 Aufwandsabschätzung.............................................................................135 10 Bewertung und Ausblick...............................................................................138 10.1 Bewertung................................................................................................138 10.2 Ausblick....................................................................................................139 11 Zusammenfassung.........................................................................................141 12
Anhang............................................................................................................142 12.1 Anhang A: Exemplarische Werkstatt........................................................142 12.2 Anhang B: Versuchergebnisse zu Kapitel 9.1..........................................146 12.3 Anhang C: Exemplarische Werkstatt nach Lödige...................................147 12.4 Anhang D: Transportmatrix für das Schmigalla Verfahren.......................149 13 Literatur...........................................................................................................150
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