Produktionsplanung mit integrierter Wiederaufarbeitung: Fertigungs- und Transportlosgrößenplanung bei Produktionsprozessen mit integrierter Wiederaufarbeitung
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| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Saarbrücken
VDM Verl. Müller
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | X, 179 S. graph. Darst. |
| ISBN: | 3836499347 9783836499347 |
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Einführung in die Problemstellung 3
2.1 Grundlagen.................................. 3
2.2 Bedeutimg des Operation« Research..................... 8
3 Übersicht und Begriffsabgrenzung 11
3.1 Abfall ..................................... 11
3.2 Entwicklung und Umgang mit dem Abfaliproblem............. 11
3.3 Recycling ................................... 12
3.3.1 Diskussion von Recyclingmethoden................. 14
3.3.2 Verwertungsarten........................... 15
3.4 Wiederaufarbeitung.............................. lü
3.4.1 Ziele und Umsetzung der Wiederaufarbeitung........... 17
3.4.2 Wiederaufarbeitung in der Praxis.................. 19
3.4.3 Struktur und Implementierung der Wiederaiifarbeitung...... 20
3.4.4 Interne und externe Rückkopplung................. 23
3.4.5 Statische Losgrößenmodelle der Wiederaufarbeitung........ 25
I
II
4 Modell der Wiederaufarbeitungspolitik 29
4.1 Einführung und Beschreibung........................ 29
4.1.1 Motivation und Zielstellung..................... 2(J
4.1.2 Planungsproblem........................... 30
4.1.3 Diskussion von Entscheidungsvariablen............... 31
4.1.4 Diskussion der Parameter...................... 31
4.1.5 Vorgehen bei der Herleitung des Modells.............. 33
4.1.6 Darstellung von Lagerverläufen................... 34
4.2 (l.l,mp.mu,)-Politik mit gleichgroßen Transportlosen............ 34
4.3 (np.l,mp,Tn„)-Politik mit gleichgroßen Transportlosen........... 39
4.4 ( .nw,mp.mw)-Politik mit gleichgroßen Transportlosen........... 41
4.5 (np,nw.mp,mw)-Po it k mit gleichgroßen Transportlosen.......... 44
4.6 Engpass mit gleichgroßen Transportlosen.................. 50
4.0.1 Übergang von der Wiederaufarbeitung zur Neuproduktion .... 50
4.6.2 Übergang von der Neuproduktion zur Wiederaufarbeitung .... 52
4.7 (np.nu,.mp.mu,)-Politik mit ungleichgroßen Transportlosen......... 54
4.8 Engpass mit ungleichgroßen Transportlosen................. 57
4.8.1 Übergang von der Wiederaufarbeitung zur Neuproduktion .... 57
4.8.2 Übergang von der Neuproduktion zur Wiederaufarbeitung .... 59
4.9 Identifikation und Einordnung des Problems................ 00
4.9.1 Niehtliueare Optimierung ...................... 62
4.10 Methoden zur Analyse quantitativer Modelle................ 67
4.11 Heuristische Verfahren............................ 68
4.11.1 Überblick ............................... 68
4.11.2 Eigenschaften............................. 69
4.11.3 Zielsetzung von Heuristiken ..................... 70
4.11.4 Anwendungsbereiche heuristischer Verfahren............ 70
4.11.5 Die Qualität heuristischer Verfahren ................ 71
______________________________________________________________________III
5 Lösung mit dem Tabu-Search-Verfahren 75
5.1 Metaheuristiken................................ 75
5.2 Die Entwicklungsgeschichte des Tabu-Search................ 77
5.3 Literatur.................................... 80
5.4 Verwendung des Tabu-Search-Verfahrens.................. 80
5.5 Elemente des Tabu-Search-Verfahrens.................... 81
5.5.1 Idee des Tabu-Search......................... 81
5.5.2 Nachbarschaft und Lösungsmcnge.................. 82
5.5.3 Tabuzustand ............................. 83
5.5.4 Aspirationskriterium......................... 84
5.5.5 Kandidatenmenge........................... 85
5.5.6 Akzeptanzkriteriuni.......................... 8ü
5.5.7 Lernen durch Gedächtnis und Bewertung.............. 86
5.5.8 Da.s Gedächtnis............................ 87
5.5.9 Intensivierung und Diversifikation.................. 90
5.6 Lösung des Modells mit dem Tabu-Search-Verfahren............ J1
5.6.1 Struktur des Tabu-Search-Verfahrens................ 91
5.6.2 Ermittlung einer Lösung anhand eines Beispiels.......... 96
6 Bewertung und Aussichten 99
IV
A Mathematischer Anhang 101
A.l Herleitungen für gleichgroße Transportlose................. 101
A.l.l Aufbauzeit Ta............................. 101
A.1.2 Stillstandszeit tu........................... 101
A.l.3 Berechnung des Sammellagerbestandsmaximums QTa....... 101
A.1.4 Berechnung von 5i und Q2 sowie ihrer Differenz Qi — Q2..... 102
A.l.5 Beziehung zwischen den Losgrößen der Wiederaufarbeitung und
Neuproduktion............................ 102
A.l.6 Ermittlung der Teilfliichen beim Saniniellager........... 102
A.1.7 Herleitung der Gesamtfläche des Sammellagers........... 103
A.1.8 Herleitung der Lagerkosten im Absatzlager............. 104
A.1.9 Herleitung der Nebenbedingungen für gleichgroße Transportlose . 104
A.1.10 Herleitung der gesamten Rüst-und Transportkosten........ 105
A.2 Herleitungen für ungleichgroße Transportlose................ 105
A.2.1 Herleitung der Lagerkosten im Absatzlager............. 105
A.2.2 Nachweis für Übereinstimmung der Stillstands- und Aufbauzeit . 105
A.2.3 Herleitung der Nebenbedingungen für ungleichgroßc Transportlose 10G
B Programmcoeles 107
B.l Unrestringiort.es Modell für gleiche TL ................... 107
B.2 Restringiertes Modell für gleiche TL..................... 118
B.3 Unrestringiertes Modell für ungleiche TL.................. 133
B.4 Restringiertes Modell für ungleiche TL................... 144
C Iterationen 16*
Abbildungsverzeichnis
2.1 Übersicht über die Modcllsystematisierung................. G
2.2 Einstufige Fertigung ............................. 7
2.3 Zweistufige Fertigung............................. 7
3.1 Bereiche des Recyclings............................ 1-1
3.2 Grundmodell der Wiederaufarbeitung.................... 21
3.3 Erweiterung des Grundmodells um die Engpa-ssbetrachtung........ 22
3.4 Einstufige und mehrstufige Rückkopplung ................. 23
3.5 Betrachtung von interner und externer Rückkopplung sowie der Entsor-
gungsoption .................................. 24
3.G Sammellagerverlauf bei interner Rückkopplung............... 25
3.7 Sammellagerverlauf bei externer Rückkopplung .............. 25
4.1 Unzuliissigkeit des Zerreißlagers bei gleichgroßen Tianspoitlosen..... 32
4.2 Unzulässigkeit des Zerreißlagers bei ungleichgroßen Transport losen .... 32
4.3 Unzulitssigkeit von Transportlosen im Sammellager ............ 33
4.4 Wiederaufarbeitung bei einer (l.l.mp.mw)-Politik............. 35
4.5 Verlauf im Sammellager bei einer (l.l.mp.m„,)-Politik........... 37
4.6 Grundlegende mathematische Zusammenhänge............... 38
4.7 Wiederaufarbeitung bei einer (np,l,mp.m„,)-Politik............. 40
V
VI
4.8 Wiederaufarbeitung bei einer (l.nll..mp,mu..)-Politik............ 42
4.9 Verlauf im Sammellagers bei einer (l,nw.mp.mm)-Politik.......... 43
4.10 Wiederaufarbeitung bei einer («P.n„.mp.mu,)-Politik............ 45
4.11 Verlauf im Sammellagers bei einer (rip.n^.mp.m^J-Politik......... 40
4.12 Betrachtung der Flächen im Sammellager.................. 48
4.13 Übergang von der Wiederaufarbeitung zur Neuproduktion........ 51
4.14 Übergang von der Neuproduktion zur Wiederaufarbeitung........ 52
4.15 (np.n^.mp.m^-Politik bei ungleichgrossen Transportlosen......... 54
4.16 Geometrischer Zusammenhang der Transportlose ............. 55
4.17 Übergang von der Wiederaufarbeitung zur Neuproduktion........ 58
4.18 Übergang von der Neuproduktion zur Wiederaufarbeitung........ 59
4.19 Einordnung des Problems .......................... 61
4.20 Klassifikationen der nichtlinearen Optimierung............... 62
4.21 a) konvex und konkav, b) konvex bzw. konkav, c) quasikonvex, d) quasi-
konkav, e) nicht konvex und konkav..................... 64
4.22 Parameter für das Beispiel.......................... 65
4.23 Nachweis über das nichtkonvexe Verhalten der Zielfunktion bei gleich-
großen (links) und ungleichgroßen (rechts) Transportlosen......... 65
4.24 Globales und lokales Optimum........................ 66
4.25 Beschränkung des Lösungsrauines für np. nw. mp. m,........... 66
4.26 Beschränkung des Lösungsraumes für Q .................. 07
5.1 Klassifizierung von Metaheurirttiken..................... 76
5.2 Wichtige Aspirationskriterien ........................ 85
5.3 Intensivierung und Diversifikation...................... 90
VII
5.4 Ablauf des Such-Verfahrens beim unrestringierten Problem........ 92
5.5 Erzeugung der Nachbarschaft ........................ 93
5.6 Such-Zyklus.................................. 94
5.7 Beispiel für den Verlauf der Grenzen bei np.mp .............. 95
5.8 Beispiel für den Verlauf der Grenzen von mw................ 95
5.9 Ablauf des Such-Verfahrens beim restringierten Problem ......... 90
5.10 Parameter................................... 97
5.11 Unrestringierte Lösung für gleichgroße Transportlose ........... 97
5.12 Restringierte Lösung für gleichgroße Transportlose............. 97
5.13 Unrestringierte Lösung für ungleichgroße Transport lose.......... 98
5.14 Restringierte Lösung für ungleichgroße Transportlose........... 98
|
| adam_txt |
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Einführung in die Problemstellung 3
2.1 Grundlagen. 3
2.2 Bedeutimg des Operation« Research. 8
3 Übersicht und Begriffsabgrenzung 11
3.1 Abfall . 11
3.2 Entwicklung und Umgang mit dem Abfaliproblem. 11
3.3 Recycling . 12
3.3.1 Diskussion von Recyclingmethoden. 14
3.3.2 Verwertungsarten. 15
3.4 Wiederaufarbeitung. lü
3.4.1 Ziele und Umsetzung der Wiederaufarbeitung. 17
3.4.2 Wiederaufarbeitung in der Praxis. 19
3.4.3 Struktur und Implementierung der Wiederaiifarbeitung. 20
3.4.4 Interne und externe Rückkopplung. 23
3.4.5 Statische Losgrößenmodelle der Wiederaufarbeitung. 25
I
II
4 Modell der Wiederaufarbeitungspolitik 29
4.1 Einführung und Beschreibung. 29
4.1.1 Motivation und Zielstellung. 2(J
4.1.2 Planungsproblem. 30
4.1.3 Diskussion von Entscheidungsvariablen. 31
4.1.4 Diskussion der Parameter. 31
4.1.5 Vorgehen bei der Herleitung des Modells. 33
4.1.6 Darstellung von Lagerverläufen. 34
4.2 (l.l,mp.mu,)-Politik mit gleichgroßen Transportlosen. 34
4.3 (np.l,mp,Tn„)-Politik mit gleichgroßen Transportlosen. 39
4.4 (\.nw,mp.mw)-Politik mit gleichgroßen Transportlosen. 41
4.5 (np,nw.mp,mw)-Po\it\k mit gleichgroßen Transportlosen. 44
4.6 Engpass mit gleichgroßen Transportlosen. 50
4.0.1 Übergang von der Wiederaufarbeitung zur Neuproduktion . 50
4.6.2 Übergang von der Neuproduktion zur Wiederaufarbeitung . 52
4.7 (np.nu,.mp.mu,)-Politik mit ungleichgroßen Transportlosen. 54
4.8 Engpass mit ungleichgroßen Transportlosen. 57
4.8.1 Übergang von der Wiederaufarbeitung zur Neuproduktion . 57
4.8.2 Übergang von der Neuproduktion zur Wiederaufarbeitung . 59
4.9 Identifikation und Einordnung des Problems. 00
4.9.1 Niehtliueare Optimierung . 62
4.10 Methoden zur Analyse quantitativer Modelle. 67
4.11 Heuristische Verfahren. 68
4.11.1 Überblick . 68
4.11.2 Eigenschaften. 69
4.11.3 Zielsetzung von Heuristiken . 70
4.11.4 Anwendungsbereiche heuristischer Verfahren. 70
4.11.5 Die Qualität heuristischer Verfahren . 71
_III
5 Lösung mit dem Tabu-Search-Verfahren 75
5.1 Metaheuristiken. 75
5.2 Die Entwicklungsgeschichte des Tabu-Search. 77
5.3 Literatur. 80
5.4 Verwendung des Tabu-Search-Verfahrens. 80
5.5 Elemente des Tabu-Search-Verfahrens. 81
5.5.1 Idee des Tabu-Search. 81
5.5.2 Nachbarschaft und Lösungsmcnge. 82
5.5.3 Tabuzustand . 83
5.5.4 Aspirationskriterium. 84
5.5.5 Kandidatenmenge. 85
5.5.6 Akzeptanzkriteriuni. 8ü
5.5.7 Lernen durch Gedächtnis und Bewertung. 86
5.5.8 Da.s Gedächtnis. 87
5.5.9 Intensivierung und Diversifikation. 90
5.6 Lösung des Modells mit dem Tabu-Search-Verfahren. J1
5.6.1 Struktur des Tabu-Search-Verfahrens. 91
5.6.2 Ermittlung einer Lösung anhand eines Beispiels. 96
6 Bewertung und Aussichten 99
IV
A Mathematischer Anhang 101
A.l Herleitungen für gleichgroße Transportlose. 101
A.l.l Aufbauzeit Ta. 101
A.1.2 Stillstandszeit tu. 101
A.l.3 Berechnung des Sammellagerbestandsmaximums QTa. 101
A.1.4 Berechnung von 5i und Q2 sowie ihrer Differenz Qi — Q2. 102
A.l.5 Beziehung zwischen den Losgrößen der Wiederaufarbeitung und
Neuproduktion. 102
A.l.6 Ermittlung der Teilfliichen beim Saniniellager. 102
A.1.7 Herleitung der Gesamtfläche des Sammellagers. 103
A.1.8 Herleitung der Lagerkosten im Absatzlager. 104
A.1.9 Herleitung der Nebenbedingungen für gleichgroße Transportlose . 104
A.1.10 Herleitung der gesamten Rüst-und Transportkosten. 105
A.2 Herleitungen für ungleichgroße Transportlose. 105
A.2.1 Herleitung der Lagerkosten im Absatzlager. 105
A.2.2 Nachweis für Übereinstimmung der Stillstands- und Aufbauzeit . 105
A.2.3 Herleitung der Nebenbedingungen für ungleichgroßc Transportlose 10G
B Programmcoeles 107
B.l Unrestringiort.es Modell für gleiche TL . 107
B.2 Restringiertes Modell für gleiche TL. 118
B.3 Unrestringiertes Modell für ungleiche TL. 133
B.4 Restringiertes Modell für ungleiche TL. 144
C Iterationen 16*
Abbildungsverzeichnis
2.1 Übersicht über die Modcllsystematisierung. G
2.2 Einstufige Fertigung . 7
2.3 Zweistufige Fertigung. 7
3.1 Bereiche des Recyclings. 1-1
3.2 Grundmodell der Wiederaufarbeitung. 21
3.3 Erweiterung des Grundmodells um die Engpa-ssbetrachtung. 22
3.4 Einstufige und mehrstufige Rückkopplung . 23
3.5 Betrachtung von interner und externer Rückkopplung sowie der Entsor-
gungsoption . 24
3.G Sammellagerverlauf bei interner Rückkopplung. 25
3.7 Sammellagerverlauf bei externer Rückkopplung . 25
4.1 Unzuliissigkeit des Zerreißlagers bei gleichgroßen Tianspoitlosen. 32
4.2 Unzulässigkeit des Zerreißlagers bei ungleichgroßen Transport losen . 32
4.3 Unzulitssigkeit von Transportlosen im Sammellager . 33
4.4 Wiederaufarbeitung bei einer (l.l.mp.mw)-Politik. 35
4.5 Verlauf im Sammellager bei einer (l.l.mp.m„,)-Politik. 37
4.6 Grundlegende mathematische Zusammenhänge. 38
4.7 Wiederaufarbeitung bei einer (np,l,mp.m„,)-Politik. 40
V
VI
4.8 Wiederaufarbeitung bei einer (l.nll.mp,mu.)-Politik. 42
4.9 Verlauf im Sammellagers bei einer (l,nw.mp.mm)-Politik. 43
4.10 Wiederaufarbeitung bei einer («P.n„.mp.mu,)-Politik. 45
4.11 Verlauf im Sammellagers bei einer (rip.n^.mp.m^J-Politik. 40
4.12 Betrachtung der Flächen im Sammellager. 48
4.13 Übergang von der Wiederaufarbeitung zur Neuproduktion. 51
4.14 Übergang von der Neuproduktion zur Wiederaufarbeitung. 52
4.15 (np.n^.mp.m^-Politik bei ungleichgrossen Transportlosen. 54
4.16 Geometrischer Zusammenhang der Transportlose . 55
4.17 Übergang von der Wiederaufarbeitung zur Neuproduktion. 58
4.18 Übergang von der Neuproduktion zur Wiederaufarbeitung. 59
4.19 Einordnung des Problems . 61
4.20 Klassifikationen der nichtlinearen Optimierung. 62
4.21 a) konvex und konkav, b) konvex bzw. konkav, c) quasikonvex, d) quasi-
konkav, e) nicht konvex und konkav. 64
4.22 Parameter für das Beispiel. 65
4.23 Nachweis über das nichtkonvexe Verhalten der Zielfunktion bei gleich-
großen (links) und ungleichgroßen (rechts) Transportlosen. 65
4.24 Globales und lokales Optimum. 66
4.25 Beschränkung des Lösungsrauines für np. nw. mp. m,. 66
4.26 Beschränkung des Lösungsraumes für Q . 07
5.1 Klassifizierung von Metaheurirttiken. 76
5.2 Wichtige Aspirationskriterien . 85
5.3 Intensivierung und Diversifikation. 90
VII
5.4 Ablauf des Such-Verfahrens beim unrestringierten Problem. 92
5.5 Erzeugung der Nachbarschaft . 93
5.6 Such-Zyklus. 94
5.7 Beispiel für den Verlauf der Grenzen bei np.mp . 95
5.8 Beispiel für den Verlauf der Grenzen von mw. 95
5.9 Ablauf des Such-Verfahrens beim restringierten Problem . 90
5.10 Parameter. 97
5.11 Unrestringierte Lösung für gleichgroße Transportlose . 97
5.12 Restringierte Lösung für gleichgroße Transportlose. 97
5.13 Unrestringierte Lösung für ungleichgroße Transport lose. 98
5.14 Restringierte Lösung für ungleichgroße Transportlose. 98 |
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