Produktionsplanung in der Prozessindustrie: Modelle, effiziente Algorithmen und Umsetzung
Produktionsplanung in der Prozessindustrie: Modelle, effiziente Algorithmen und Umsetzung
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工业生产规划：模型、高效算法和 Umsetzung
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发表时间：
2000
期刊：
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通讯作者：
Mark Scharbrodt
中科院分区：
文献类型：
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作者：
Mark Scharbrodt
Dieser Arbeit liegt ein Industrieprojekt zugrunde。 Ziel ist der Aufbau und die Implement eines Produktionsplanungssytems (PPS-System) for die Brau- and Getrankeindustrie. PPS-Losung 中的高效算法内部原理的研究重点。 Diese Arbeit gliedert sich in zwei Teile。 Der erste Teil bildet eine grundlegende theoretische 分析生产规划的算法效率。 Wir erhalten bestmogliche Approximationsaussagen for zwei von uns betrachtete Scheduling Problem and geben zusatzliche Performanceanalysisn von einfachen（在线）调度算法。解决 PPS 丢失和系统集成问题中的规划算法的实践问题。该理论是关于农业和工业方面的问题的规划问题。这是一种典型的调度问题，它是一种传统的调度理论和工业实践的解决方案。与 Fragestellungen 相关的模型、机械和设备 - 在工业中的 Alltag ublich - zu gewissen Zeitpunkten nicht zur Verfugung stehen。 Auf diese weise konnen wir Fragestellungen, wie Systemausfalle, Wartungsmasnahmen und Storungen betrachten.在更广泛的“生产中”规划中，Zweitens spiegelt sich 更广泛，在 Maschinen 和 Anlagen bereits belegt sind 和 kontinuierlich mit neuen Auftragen versorgt werden。对于算法中的问题来说，这是一个典型的问题，是一个经典的调度问题。算法性能研究中的理论研究。 Es stellt sich die Frage，wann ein Algorithmus als 'gut' bewertet werden kann。经典的最坏情况分析、最佳情况、最坏情况下的算法都可以通过。典型的平均案例分析是一种典型的算法。在随机模型中的Zugrungelegt，是在Zufallsvariablen modelliert sind中的算法的Prozesszeiten。我是从实践的理论模型出发的。与Brau- 和Getrankeindustrie stellen wir ein Betriebsmodell auf、das type informations- und Datenstrome 和ihre Wechselwirkung mit den zu automatisierenden Planungsablaufen in Abstrakter Weise darstellt有关。 Dieses Modell ist im gewissen Sinn stellvertretend f"ur die gesamte Prozessindustrie, da sich die type Elemente der Prozessindustrie wie Batchproduktion, Bestandsorientierung und mehrstufige Produktion in der Brauereianwendung wiederfinden. Anhand unseres Modells zeigen wir die在此基础上进行理论研究，这是一种新的设计方法，它是最有效的规划问题，也是最有效的算法。 Anwendung zum Teil nicht praktikabel sind. Das entwickelte Systemkonzept ist speziell auf die Anforderungen der Brau- und Getrankeindustrie ausgerichtet. Die Systemarchitektur ist hierarchisch aufgebaut: In der Vertikalen verbindet sie die die Ebene der Unternehmensfuhrung (Leitebene) mit der Produktion (Feldebene)，水平方向是在生产过程中进行的，因此它是调度算法的一部分，因此它是计划规划和信息化的基础。在层次规划系统中的算法集成是在信息系统集成和规划算法中进行的。 Ablaufe des Unternehmens。
Dieser Arbeit liegt ein Industrieprojekt zugrunde. Ziel ist der Aufbau und die Implementation eines Produktionsplanungssytems (PPS-System) fur die Brau- und Getrankeindustrie. Ausgehend von dieser Aufgabenstellung liegt der Fokus der Untersuchungen auf dem Teilbereich der effizienten Algorithmen innerhalb einer PPS-Losung. Diese Arbeit gliedert sich in zwei Teile. Der erste Teil bildet eine grundlegende theoretische Analyse effizienter Algorithmen zur Produktionsplanung. Wir erhalten bestmogliche Approximationsaussagen f¨r zwei von uns betrachtete Schedulingprobleme und geben zusatzliche Performanceanalysen von einfachen (online) Schedulingalgorithmen. Der zweite Teil der Arbeit behandelt die praktische Umsetzung der Planungsalgorithmen in die entwickelte PPS-Losung und betrachtet entstehenden Probleme bei der Systemintegration. Die im Theorieteil der Arbeit vorgestellten Planungsprobleme sind aus der konkreten Anwendung der Brau- und Getrankeindustrie abgeleitet. Es handelt sich dabei um Varianten klassischer Schedulingprobleme, die aber im Gegensatz zu ihren traditionellen Verwandten aus der Schedulingtheorie naher an der industriellen Praxis angeordnet sind. Konkret modellieren wir Fragestellungen, bei denen Maschinen und Anlagen - wie im industriellen Alltag ublich - zu gewissen Zeitpunkten nicht zur Verfugung stehen. Auf diese Weise konnen wir Fragestellungen, wie Systemausfalle, Wartungsmasnahmen und Storungen betrachten. Zweitens spiegelt sich in einem solchen Ansatz eine Planung "in der Produktion" wider, bei der Maschinen und Anlagen bereits belegt sind und kontinuierlich mit neuen Auftragen versorgt werden. Fur die von uns betrachteten Probleme gelingt es uns unter Anwendung neuer Algorithmen, im Wesentlichen die gleichen Guteaussagen, wie fur die klassischen Scheduling-Probleme zu treffen. Der zweite Teil der theoretischen Untersuchungen liegt im Bereich der Performance von Algorithmen. Es stellt sich die Frage, wann ein Algorithmus als ``gut' bewertet werden kann. Hier verlassen wir die klassische Worst-Case-Analyse, die bestimmt, wie sich ein Algorithmus im schlimmsten Fall verhalten kann. Statt dessen versuchen wir durch eine Average-Case-Analyse das typische Verhalten eines Algorithmus zu erfassen. Zugrundegelegt wird ein stochastisches Modell, in dem die Prozesszeiten der Algorithmen durch Zufallsvariablen modelliert sind. Im zweiten Teil der Arbeit wird eine Brucke vom theorischen Modell zur Praxisanwendung gespannt. Fur die konkrete Anwendung der Brau- und Getrankeindustrie stellen wir ein Betriebsmodell auf, das typische Informations- und Datenstrome und ihre Wechselwirkung mit den zu automatisierenden Planungsablaufen in abstrakter Weise darstellt. Dieses Modell ist im gewissen Sinn stellvertretend f"ur die gesamte Prozessindustrie, da sich die typischen Elemente der Prozessindustrie wie Batchproduktion, Bestandsorientierung und mehrstufige Produktion in der Brauereianwendung wiederfinden. Anhand unseres Modells zeigen wir die Grenzen der im ersten Teil dieser Arbeit gewonnenen theoretischen Erkenntnisse. Als Konsequenz werden zum Teil vollig neue Ansatze notwendig. Es wird deutlich, dass die Planungsprobleme zwar theoretisch bestmoglich gelost sind, aber dass die zugehorigen Algorithmen in der gegebenen Anwendung zum Teil nicht praktikabel sind. Das entwickelte Systemkonzept ist speziell auf die Anforderungen der Brau- und Getrankeindustrie ausgerichtet. Die Systemarchitektur ist hierarchisch aufgebaut: In der Vertikalen verbindet sie die Ebene der Unternehmensfuhrung (Leitebene) mit der Produktion (Feldebene), horizontal folgt sie im Wesentlichen der Einteilung eines Brauereibetriebes in mehrere Produktionsstufen. In entsprechender Weise sind die Schedulingalgorithmen aufgebaut, so dass sie mehrstufig planen konnen und nur auf den Informationen aufsetzten, die ihnen aufgrund ihrer hierarchischen Einordnung zur Verfugung stehen. Wir beschreiben die Systemintegration des Algorithmenkerns in das hierarchische Planungssytem. Die Herausforderung liegt dabei vor allem in der Verknupfung verschiedener Systemkomponenten und in der Integration der Planungsalgorithmik in die informatorischen Ablaufe des Unternehmens.