Ein formales Modell und eine Klassifikation für die Fertigungssteuerung: ein Beitrag zur Systematisierung der Fertigungssteuerung
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| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Paderborn
HNI-Verlagsschriftenreihe
1996
|
| Edition: | 1.Aufl. |
| Series: | Heinz-Nixdorf-Institut <Paderborn>: HNI-Verlagsschriftenreihe
16 |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | XVII, 288 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3931466159 |
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis i
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis vii
Abbildungsverzeichnis ix
Tabellenverzeichnis xi
Symbolverzeichnis xiii
1 Einleitung 1
2 Systematisierung der Fertigungssteuerung 5
2.1 Problemdefinition 5
2.1.1 Gegenstand der Arbeit 5
2.1.1.1 Fertigungssteuerungsaufgabe 5
2.1.1.2 Fertigungssteuerungsverfahren 9
2.1.2 Ausgangssituation 11
2.1.3 Zielstellung der Arbeit 14
2.1.3.1 Modell 15
2.1.3.2 Klassifikation 17
2.1.4 Strukturierung der Problemstellung 18
2.2 Anforderungen an die Problemlösung 19
2.2.1 Anforderungen an das formale Modell für FST-Aufgaben 20
2.2.1.1 Sachanforderungen 20
2.2.1.2 Form;i!anforderungen 27
2.2.2 Anforderungen an das formale Modell für FST-Verfahren 28
2.2.2.1 Sachanforderungen 28
2.2.2.2 Formalanforderungen 28
2.2.3 Anforderungen an die Klassifikation für FST-Aufgaben 30
2.2.3.1 Sachanforderungen 30
2.2.3.2 Formalanforderungen 3 1
2.2.4 Anforderungen an die Klassifikation für FST-Verfahren 31
2.2.4.1 Sachanforderungen 31
2.2.4.2 Formalanforderungen 31
3 Stand der Technik 33
3.1 Modelle für FST-Aufgaben 39
3.1.1 Modelle aus den Ingenieurwissenschaften und der Produktionswirtschaft 39
3.1.2 Modelle aus der Produktionstheorie 42
ü Inhaltsverzeichnis
3.1.3 Modelle aus dem Operations Research 45
3.1.4 Modelle aus der Wirtschaftsinformatik 50
3.1.5 Modelle aus der Künstlichen Intelligenz 59
3.2 Modelle für FST-Verfahren 64
3.2.1 Modelle aus dem Operations Research 64
3.2.2 Modelle aus der Wirtschaftsinformatik 65
3.2.3 Modelle aus der Künstlichen Intelligenz 68
3.3 Klassifikationen von FST-Aufgaben 72
3.3.1 Klassifikationen aus den Ingenieurwissenschaften
und der Produktionswirtschaft 72
3.3.2 Klassifikationen aus dem Operations Research 74
3.3.3 Klassifikationen aus der Wirtschaftsinformatik 75
3.3.4 Klassifikationen aus der Künstlichen Intelligenz 76
3.3.5 Klassifikationen aus der Entscheidungstheorie 77
3.4 Klassifikationen von FST-Verfahren 78
4 Zu leistende Arbeiten zur Entwicklung eines formalen Modells
und einer Klassifikation für die Fertigungssteuerung 83
5 Ein formales Modell und eine Klassifikation für die Fertigungssteuerung 87
5.1 Formales Modell für FST-Aufgaben 87
5.1.1 Ableitung der Modellkonzepte 87
5.1.1.1 Das Aufgabenobjekt - Das Modell des Produktionsprozesses 87
5.1.1.1.1 Modellierung des Produktionsablaufs 87
5.1.1.1.2 Modellierung der Zeit 102
5.1.1.1.3 Modellierung von Ereignissen und
Zuständen im Produktionssystem 108
5.1.1.2 Das Sachziel 117
5.1.1.3 Das Formalziel 120
5.1.1.4 Vor- und Nachereignisse - Verknüpfung von FST- Aufgaben 121
5.1.1.5 Zusammenfassung 122
5. i .2 Formale Definition des Modells für FST-Aufgaben 122
5.1.2.1 Das Aufgabenobjekt - Das Modell des Produktionsprozesses 123
5.1.2.1.1 Graph des Produktionsablaufs 123
5.1.2.1.2 Zeit 126
5.1.2.1.3 Modellereignisse 127
5.1.2.2 Das Sachziel 130
5.1.2.3 Das Formalziel 136
5.1.2.4 Die FST-Aufgabe 136
Inhaltsverzeichnis iii
5.1.3 Beispiele für die Anwendung des Modells für FST-Aufgaben 136
5.1.3.1 Ein (akademisches) Beispiel aus der Fertigungstechnik 136
5.1.3.1.1 Beschreibung des Produktionssystems:
Die flexible Fertigungszelle 136
5.1.3.1.2 FST-Aufgabe für die flexible Fertigungszelle:
Mengenplanung 138
5.1.3.1.3 FST-Aufgabe für die flexible Fertigungszelle:
Simulation 142
5.1.3.2 Ein (praktisches) Beispiel aus der Prozeßindustrie 148
5.1.3.2.1 Beschreibung des Produktionssystems:
Die chemische Anlage 148
5.1.3.2.2 FST-Aufgabe für die chemische Anlage:
Planänderung 150
5.2 Formales Modell für FST-Verfahren 159
5.2.1 Ableitung der Modellkonzepte 159
5.2.1.1 Struktur- und Ablaufkonzept eines FST-Verfahrens 159
5.2.1.1.1 Konzeption 159
5.2.1 1.? Realisierungsaspekte - Aufgabenträgerebene 162
5.2.1.2 Aktionensteuerung 163
5.2.1.3 Aktionen - Lösungsverfahren für FST-Teilaufgaben 164
5.2.1.3.1 Ableitung von elementaren Aktionen
für den zeitlichen Bezug 166
x2.1.3.2 Ableitung von elementaren Aktionen
für den sachlichen Bezug 172
5.2.1.3.3 Ableitung von elementaren Aktionen für Ereignisse ... 177
5.2.2 Formale Definition des Modells für FST-Verfahren 178
5.2.2.1 Elementare Aktionen für den zeitlichen Bezug 178
5.2.2.2 Elementare Aktionen für den sachlichen Bezug 181
5.2.2.3 Elementare Aktionen für Ereignisse 183
5.2.3 Beispiele für die Anwendung des Modells für FST-Verfahren 184
5.2.3.1 Verfahren zur Mengenplanungsaufgabe 184
5.2.3.2 Verfahren zur Simulationsaufgabe 189
5.3 Klassifikation von FST-Aufgaben 1( 4
5.3.1 Gegenstand und Ziel der Klassifikation 194
5.3.2 Klassifikationsmerkmale von FST-Aufgaben 194
5.3.2.1 MikroStrukturen 196
5.3.2.1.1 Klassifikationsmerkmal Graph des Produktionsablaufs 197
5.3.2.1.2 Klassifikationsmerkmal Ereignistypen 199
5.3.2.1.3 Klassifikationsmerkmal Restriktionen 20(1
iv Inhaltsverzeichnis
5.3.2.1.4 Klassifikationsmerkmal Aufgabenstellung 202
5.3.2.1.5 Schema für die MikroStruktur 205
5.3.2.2 Makrostrukturen 207
5.3.2.2.1 Klassifikationsmerkmal Graph des Produktionsablaufs 207
5.3.2.2.2 Klassifikationsmerkmal Restriktionen 208
5.3.2.2.3 Klassifikationsmerkmal Aufgabenstellung 209
5.3.2.2.4 Klassifikationsmerkmal Formalziel 209
5.3.3 Klassifikationsschema für FST-Aufgaben 210
5.3.3.1 Reduzierbarkeit 211
5.3.3.2 Vorgehensweise bei der Diskrimination 213
5.3.3.3 Darstellung 213
5.3.4 Beispiele 214
5.3.4.1 Konstruktionsaufgaben 215
5.3.4.1.1 Mengenbestimmung 215
5.3.4.1.2 Terminbestimmung 220
5.3.4.2 Planänderungsaufgaben 221
5.3.4.2.1 Mengenbestimmung 221
5.3.4.2.2 Terminbestimmung 222
5.3.4.3 Plandetaillierungsaufgaben 223
5.3.4.3.1 Mengenbestimmung 223
5.3.4.3.2 Terminbestimmung 224
5.4 Klassifikation von FST-Verfahren 226
5.4.1 Gegenstand und Ziel der Klassifikation 226
5.4.2 Klassifikationsmerkmale von FST-Verfahren 227
5.4.2.1 Klassifikationsmerkmal FST-Aufgabenklasse 227
5.4.2.2 Klassifikationsmerkmal Wirkprinzip 227
5.4.2.3 Klassifikationsmerkmal Struktur der Zwischenzustände 227
5.4.2.4 Klassifikationsmerkmal Zielerreichungseigenschaften 229
5.4.3 Klassifikationsschema für FST-Verfahren 233
5.4.4 Beispiele 234
5.4.4.1 Konstruktionsaufgaben 234
5.4.4.1.1 Mengenbestimmung 234
5.4.4.1.2 Terminbestimmung 236
5.4.4.2 Planänderungsaufgaben 236
5.4.4.2.1 Mengenbestimmung 236
5.4.4.2.2 Terminbestimmung 237
Inhaltsverzeichnis v
5.4.4.3 Plandetaillierungsaufgaben 237
5.4.4.3.1 Mengenbestimmung 237
5.4.4.3.2 Terminbestimmung 238
6 Zusammenfassung und Ausblick 241
7 Literatur 245
8 Anhang 275
8.1 Anwendung des Modells und der Klassifikation für FST-Aufgaben
aufdasMFST 275
8.1.1 Beschreibungen für Knoten und sachliche Bezüge im MFST 275
8.1.2 Das Bausteinkonzept des MFST 276
8.2 Ergänzungen zu Kapitel 5.2 278
8.2.1 Semantik der Aktionen für den zeitlichen Bezug 278
8.2.2 Ergebnisse zur Mengenplanungsaufgabe 284
Abbildungsverzeichnis ix
Abbildungsverzeichnis
Bild 1: Struktur einer Aufgabe 7
Bild 2: Struktur eines Lösungsverfahrens 10
Bild 3: Morphologischer Kasten der FST 15
Bild 4: Struktur der Problemstellung 19
Bild 5: Abbildungseigenschaften des Modells für FST-Aufgaben 26
Bild 6: Einordnung der im Stand der Technik betrachteten Wissenschaftsgebiete 36
Bild 7: Im Stand der Technik zu betrachtende Modelle und Modellierungsmethoden.... 38
Bild 8: Klassifikation von FST-Aufgaben nach REFA 72
Bild 9: Problemtypen 76
Bild 10: Inferenztypen 80
Bild 11: Symbole für Faktorknoten, Faktortransformationsknoten und Kante 99
Bild 12: Symbolisierung möglicher Verknüpfungen
von Faktoren und Fuktortransformationen 99
Bild 13: Symbolisierung von Mehrfachbeziehungen 100
Bild 14: Symbolisierung des Gebrauchs von Faktoren in Faktortransformationen 101
Bild 15: Graph des Produktionsablaufs mit Beschreibungen 101
Bild 16: Formen . ¦ •m Zeitmodellen 105
Bild 17: Mögliche Beziehungen zwischen Zeitmodellen 107
Bild 18: Punkte für Ereignistypen am Faktorknoten 110
Bild 19: Punkte für Ereignistypen am Faktortransformationsknoten 111
Bild 20: Das Modell des Produktionsprozesses 114
Bild 21: Ereignisse an einem Faktortransformationsknoten 115
Bild 22: Zusammenhang der beiden Dimensionen Arbeitsfortschritt und Zeit 117
Bild 23: Die flexible Fertigungszelle 137
Bild 24: Der Modellroboter 138
Bild 25: Graph des Produktionsablaufs für die Mengenplanungsaufgabe 139
Bild 26: Graph des Produktionsablaufs für die Simulation 143
Bild 27: Schematische Darstellung der chemischen Anlage 149
Bild 28: Graph des Produktionsablaufs für das prozeßtechnische Beispiel 151
Bild 29: Grafische Darstellung der Ausgangsdaten zum prozeßtechnischen Beispiel.... 158
Bild 30: Struktur- und Ablaufkonzept eines FST-Verfahrens 160
Bild 31: Aufgabenobjekte elementarer Aktionen 166
Bild 32: Teilgraphen für die FST-Teilaufgaben 190
x Abbildungsverzeichnis
Bild 33: Beispiel des Graphen einer MikroStruktur 196
Bild 34: Klassifikationsmerkmal Graph des Produktionsablaufs
für MikroStrukturen mit nicht entartetem Graphen 198
Bild 35: Beispiel für die Repräsentation des Graphen einer MikroStruktur 199
Bild 36: Klassifikationsmerkmal Ereignistypen 200
Bild 37: Klassifikationsmerkmal Restriktionen 202
Bild 38: Klassifikationsmerkmal Aufgabenstellung 205
Bild 39: Schema zur Darstellung von MikroStrukturen 206
Bild 40: Klassifikationsmerkmal Graph des Produktionsablaufs für Makrostrukturen -
mögliche Verknüpfungen von MikroStrukturen 208
Bild 41: Beispiele für Graphen der Makrostrukturen 208
Bild 42: Klassifikationsmerkmal Formalziel 210
Bild 43: Prinzip der Selbstähnlichkeit 212
Bild 44: Prinzip der entkoppelten Wiederholung 212
Bild 45: Beispiele für nichtreduzierbare Verknüpfungen 213
Bild 46: Beschreibungsschema für Klassen von FST-Aufgaben 214
Bild 47: Prognose von Primärbedarfen als Klasse von FST-Aufgaben 216
Bild 48: Losgrößenbildung ohne Berücksichtigung von Kapazitäten
als Klasse von FST-Aufgaben 216
Bild 49: Losgrößenbildung mit Berücksichtigung von Kapazitäten
als Klasse von FST-Aufgaben 217
Bild 50: Verbrauchsgesteuerte Materialdisposition als Klasse von FST-Aufgaben 218
Bild 51: Stücklistenauflösung als Klasse von FST-Aufgaben 219
Bild 52: Nettobedarfsermittlung als Klasse von FST-Aufgaben 220
Bild 53: Rückwärtsterminierung als Klasse von FST-Aufgaben 221
Bild 54: Losbildung bei MRP als Klasse von FST-Aufgaben 222
Bild 55: Kapazitatsabgleich als Klasse von FST-Aufgaben 223
Bild 56: Disaggregation der Mengen für Produktgruppen in Produktfamilien
als Klasse von FST-Aufgaben 224
Bild 57: Maschinenbelegungsplanung als Klasse von FST-Aufgaben 225
Bild 58: Graphstrukturen bei Unterklassen der Klasse der FST-Aufgaben
für Maschinenbelegungsplanung 226
Bild 59: Arbeitsweise konstruktiver und verbessernder Verfahren 228
Bild 60: Klassifikationsmerkmal Struktur der Zwischenzustände 229
Bild 61: Beispiele für die Konvergenz von Verfahren 231
Bild 62: Klassifikationsmerkmal Zielerreichungseigenschaften 232
Bild 63: Bausteine im MFST 277
Tabellenverzeichnis xi
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: OR-Ansätze zu Modellen von FST-Aufgaben 46
Tabelle 2: WI-Ansätze zu Modellen von FST-Aufgaben 51
Tabelle 3: Wissensbasierte Ansätze zu Modellen von FST-Aufgaben 60
Tabelle 4: WI-Ansätze zu Modellen von FST-Verfahren 66
Tabelle 5: KI-Ansätze zu Modellen von FST-Verfahren 69
Tabelle 6: Mögliche Beziehungen und Art der Zuordnungsvorschrift
für Zeitmodelle verschiedener Formen 107
Tabelle 7: Ausgangsdaten für die Mengenplanung 141
Tabelle 8: Ausgangsdaten für die Simulation 147
Tabelle 9: Beschreibungsschema für sachliche Bezüge an Faktorknoten 152
Tabelle 10: Beschreibungsschema für sachliche Bezüge
an Faktortransformationsknoten 153
Tabellell: Definition dei Aktionen für die Mengenplanungsaufgabe 185
Tabelle 12: Ausgangsdaten für die erste Teilaufgabe 191
Tabelle 13: Ergebnisse für die erste Teilaufgabe 192
Tabelle 14: Beispiele für Konstruktionsaufgaben 204
Tabelle 15: Klassen von ereignisbezogenen Formalzielen 210
Tabelle 16: Klassilikationsschema für FST-Verfahren 233
Tabelle 17: FST-Verfahrensklassen zur unkapazitierten Losgrößenbildung 234
Tabelle 18: FST-Verfahrensklassen zur kapazitierten Losgrößenbildung 235
Tabelle 19: FST-Verfahrensklassen zur Stücklistenauflösung 236
Tabelle 20: FST-Verfahrensklassen zur Rückwärtsterminierung 236
Tabelle 21: FST-Verfahrensklassen zum Kapazitätsabgleich 237
Tabelle 22: FST-Verfahrensklassen zur Disaggregation
bei der hierarchischen Produktionsplanung 237
Tabelle 23: FST-Verfahrensklassen zur Maschinenbelegungsplanung 239
Tabelle 24: Klassen von Teilaufgaben zu den Bausteinen im MFST 277
Tabelle 25: Ergebnistabelle zur Mengenplanungsaufgabe 287
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