Hybrid Flow-Shop Scheduling mit verschiedenen Restriktionen: Heuristische Lösung und LP-basierte untere Schranken
Hybrid Flow-Shop Scheduling mit verschiedenen Restriktionen: Heuristische Lösung und LP-basierte untere Schranken
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具有不同限制的混合 Flow-Shop 调度:Heuristische Lösung 和 LP-basierte untere Schranken
DOI:
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发表时间:
2011
期刊:
影响因子:
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通讯作者:
Verena Gondek
中科院分区:
文献类型:
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作者:
Verena Gondek
Wahrend der Herstellung von Stahl ist es erforderlich, kontinuierlich dessen Qualitat zu uberwachen. Aus diesem Grund werden an verschiedenen Positionen in einem Stahlwerk
fortlaufend Produktproben entnommen und analysiert. Ein groser deutscher Stahlerzeuger betreibt zu diesem Zweck ein vollautomatisiertes Labor. Die Proben werden per Rohrpost
in dieses Labor gesendet und dort mit Hilfe verschiedener Maschinen untersucht. Notwendige Transporte zwischen diesen Maschinen werden unter Verwendung mehrerer Roboter durchgefuhrt. Die Belegungsplanung der Maschinen sowie das entsprechende Routing der Roboter bilden ein komplexes Scheduling-Problem. Dabei soll eine moglichst geringe Aufenthaltsdauer der Proben im Labor realisiert werden. Insgesamt kann diese Aufgabe als dynamisches Hybrid Flow-Shop-Problem mit Transporten und Minimierung der gewichteten Gesamtfertigstellungszeit (resp. gewichtete Gesamtflusszeit) klassifiziert werden, da die Ankunftszeit der Proben a priori nicht bekannt ist. Weil die Analyse einer Probe im Labor zudem maximal wenige Minuten dauern darf, steht nur eine sehr geringe Rechenzeit zur Losung dieses Scheduling-Problems zur Verfugung.
Die Entwicklung eines neuen Entscheidungssystems zur Optimierung der Arbeitsablaufe in einem solchen Labor ist ein Bestandteil der vorliegenden Dissertation. Dazu wird ein mehrstufiges heuristisches Losungsverfahren entwickelt, welches auf einem Dekompositionsansatz, (engpass-orientierten) Prioritatsregeln und einer job-orientierten List Scheduling Strategie basiert. Die Arbeitsweise des Verfahrens fur das Labor wird im Rahmen einer Fallstudie simuliert und die erzielten Losungen mit dem Ist-Zustand des Labors verglichen. In der entsprechenden Analyse kann ein enormes Verbesserungspotential gegenuber dem derzeit verwendeten Planungstool nachgewiesen werden.
Neben diesem anwendungsorientierten Teil der Arbeit wird die Performance des vorgestellten Verfahrens auch fur allgemeinere Situationen empirisch untersucht. Zur Auswertung
der erzielten Losungen fur verschiedene zufallig generierte Datensatze (insgesamt 1500 Probleminstanzen), werden zwei LP-basierte untere Schranken verwendet, welche auf einer zeit-indizierten gemischt-ganzzahligen Modellierung des Problems beruhen. Daruber hinaus werden diese Schranken auch auf theoretischer Ebene analysiert und mit weiteren in der Literatur gebrauchlichen Schranken verglichen.