Methoden der mehrstufigen Ablaufplanung in der Halbleiterindustrie:
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| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Gabler
2011
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Produktion und Logik |
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis XIII
Tabellenverzeichnis XVII
Abkürzungsverzeichnis XXI
Verzeichnis ausgewählter Symbole XXV
1 Einleitung 1
1.1 Gegenstand der Arbeit........................................ 1
1.2 Aufbau der Arbeit ........................................... 3
2 Ablaufplanung 7
2.1 Einordnung der Ablaufplanung in den Produktionsprozess ... 7
2.2 Grundlagen der Ablaufplanung ............................... 11
2.2.1 Begriff und Aufgaben der Ablaufplanung............... 11
2.2.2 Definitionen und Notationsvereinbarungen............. 14
2.3 Klassifikation von Ablaufplanungsproblemen.................. 21
2.3.1 Maschinencharakteristika a .......................... 21
2.3.2 Auftragscharakteristika ß ........................... 24
2.3.3 Zielkriterien 7...................................... 26
2.4 Der Lösungsbereich - Arten von Ablaufplänen................. 33
2.4.1 Fallstudie FS1....................................... 33
2.4.2 Zulässige Ablaufpläne ............................... 35
2.4.3 Semiaktive Ablaufpläne .............................. 37
2.4.4 Aktive Ablaufpläne................................... 38
2.4.5 Unverzögerte Ablaufpläne............................. 40
3 Fallstudie aus der Halbleiterindustrie 43
3.1 Produktionsstufe Montage.................................... 44
3.2 Produktionsstufe Endmessung................................. 46
3.3 Maschinenverfügbarkeit...................................... 50
3.4 Alternative Maschinenfolgen................................. 53
3.5 Nachfrage................................................... 55
X Inhaltsverzeichnis
3.6 Zielsetzung ................................................. 58
3.7 Zusammenfassung und Anmerkungen.............................. 60
4 Job-Shop-Modelle der Ablaufplaming 67
4.1 Das Prinzip des disjunktiven Graphen......................... 68
4.1.1 Allgemein............................................. 68
4.1.2 Veranschaulichung mit Hilfe der Fallstudie FS1 ....... 70
4.2 Modellformulierung nach Manne für das klassische Job-Shop-
Problem ..................................................... 74
4.2.1 Herleitung der Modellformulierung..................... 74
4.2.2 Anwendung auf die Fallstudie FSl...................... 76
4.3 Ein gemischt-ganzzahliges lineares Programm zur Modellierung
der Fallstudie aus der Halbleiterindustrie................... 78
4.3.1 Weitere Notationsvereinbarungen....................... 78
4.3.2 Modellierung der Fallstudie FSH: GGLP-Komplett .... 81
4.3.3 Erläxiterungen........................................ 83
4.3.4 Fallstudie FS2........................................ 87
5 Lösungsverfahren für Job-Shop-Probleme 91
5.1 Anmerkungen zur Komplexität ................................. 91
5.2 Überblick über exakte und heuristische Lösungsansätze........ 95
5.2.1 Exakte Verfahren..................................... 95
5.2.2 Heuristische Verfahren................................103
5.2.2.1 Eröffnungsverfahren...........................104
5.2.2.2 Verbessenmgsverfahren/Lokale Suchverfahren . 106
5.2.2.3 Weitere Verfahren.............................114
5.3 Prioritätsregel verfahren....................................114
5.3.1 Einfache Konstruktionsverfahren ......................114
5.3.2 Prioritätregeln.......................................122
5.3.3 Anwendung des Giffier Thompson-Verfahrens auf die Fall-
studie FSl............................................128
5.4 Genetische Algorithmen.......................................133
5.4.1 Hintergrund und Ablauf................................133
5.4.2 Konstruktion Genetischer Algorithmen..................138
5.4.2.1 Kodierung.....................................139
5.4.2.2 Lösungsevaluierung............................141
5.4.2.3 Ausgangspopulation............................145
5.4.2.4 Selektion ....................................146
5.4.2.5 Crossover.....................................149
5.4.2.6 Mutation......................................154
5.4.2.7 Ersetzungsschema .............................156
5.4.2.8 Abbruchkriterium .............................157
5.4.3 Veranschaulichung an der Fallstudie FSl...............158
Inhaltsverzeichnis
XI
6 Zweiphasen-Heuristik für die Fallstudie aus der Halbleiter In-
dustrie 163
6.1 1. Phase - Auswahl der Maschinenfolgen........................164
6.1.1 Ein gernischt-ganzzahliges lineares Programm zur Aus-
wahl der Maschinenfolgen 164
6.1.2 Notationsvereinbarungen..................................166
6.1.3 Modellierung der Maschinenfolgeauswahl: GGLP-Auswahl 167
6.1.4 Erläuterungen............................................168
6.1.5 Fallstudie FS3...........................................169
6.2 2. Phase - das Prioritätsregelverfahren.......................173
6.2.1 Einleitung.........................................173
6.2.2 Erweiterungen......................................176
6.2.2.1 Nachlaufzeit....................................176
6.2.2.2 Rüstzeit und Auftragsgruppen..............176
6.2.2.3 Maschinen - Stillstände und Anlaufzeit..........177
6.2.2.4 Konflikt-Begriff................................178
6.2.3 Der Ablaufplan-Generator [G T-ext].................181
6.2.4 Lösung der Fallstudie FS3..........................192
6.3 2. Phase - der Genetische Algorithmus.........................196
6.3.1 Problemspezifische Ausgestaltung des Genetischen Algo-
rithmus ........................................................197
6.3.2 Der Ablaufplan-Generator [Decod-ext]...............199
6.3.3 Lösung der Fallstudie FS3..........................204
7
Evaluation
207
7.1
7.2
7.3
Bestimmung und Generierung der Daten und Szenarien für die
Simulationsstudie............................
7.1.1 Unveränderliche Daten.................
7.1.2 Veränderliche Daten...................
7.1.2.1 P lanungshorizont............
7.1.2.2 Nachfrage....................
7.1.2.3 Liefertermine............
7.1.2.4 Maschinenstillstände.........
7.1.2.5 Maschinenfolgen..............
7.1.3 Betrachtete Szenarien.................
Simulationsablauf und -ergebnisse der 1. Phase
Siinulationsablauf und -ergebnisse der 2. Phase
7.3.1 Allgemeines...........................
7.3.2 Prioritätsregelverfahren..............
7.3.3 Genetischer Algorithmus...............
7.3.3.1 Populationsgröße.............
7.3.3.2 Anzahl Kinder................
. . 207
. . 208
. . 208
. . 208
. . 209
. . 209
. . 210
. . 212
. . 212
. . 213
. . 217
. . 217
. . 220
. . 224
. . 225
. . 226
XII
Inhaltsverzeichnis
7.3.3.3 Evolutionsstrategie...........................227
7.3.3.4 Abbruchkriterium .............................228
7.3.3.5 Selektion des Mating-Pool.....................230
7.3.3.6 Crossover.....................................232
7.3.3.7 Mutation......................................233
7.3.3.8 Zusammenfassung...............................235
7.4 Ergebnis vergleich der beiden Lösungs verfahren.............237
7.4.1 Zielfunkt ions wert................................. 237
7.4.2 Fertigstellung nach dem Ende des Planungszeitraurns . . 238
7.4.3 Zykluszeit............................................239
7.4.4 Terminüberschreitung ................................ 239
7.4.4.1 Anzahl Terminüberschreitungen.................239
7.4.4.2 Höhe Terminüberschreitung.....................241
7.4.5 Abschi ussbemerkungen.................................242
8 Schlussbetrachtung 247
8.1 Zusammenfassung.............................................247
8.2 Ausblick....................................................252
A Anhang 255
A.l Weitere Ablaufgraphen und -plane zu den Fallstudien.........255
A.l.l Beispiel für Unzulässigkeit...........................255
A.l.2 Aktiv ................................................256
A.1.3 Unverzögert...........................................256
A.1.4 Optimal...............................................257
A.1.5 Optimales Gantt-Diagramm von Fallstudie FS3 mit den
Maschinenfolgen gemäß GGLP-Auswahl....................259
A.2 Modellformulierung nach Manne für Fallstudie FS1............260
A.3 Simulâtionsergebnisse zur 1. Phase..........................261
A.4 Simulationsergebnisse zur 2. Phase..........................263
A.4.1 Prioritätsregelverfahren..............................263
A.4.2 Genetischer Algorithmus...............................265
Literaturverzeichnis
269
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