Vielteilchen-Konzepte zur Behandlung der komplexen Materialflussdynamik in Produktions- und Logistiksystemen: Lernen von Verkehrsmodellen

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Die Durchbrüche der letzten Jahre im Verständnis der nichtlinearen Interaktionen in Vielkomponentensystemen begründen die Hoffnung, dass auch Behinderungseffekte, Zusammenbrüche und Ineffizienzen in Produktions- und Logistiksystemen aus der komplexen Dynamik interagierender Materialflüsse besser verstanden werden können. Besondere Fortschritte erwarten wir bei der exakten oder näherungsweisen analytischen Behandlung dieser Systeme, etwa beim Verständnis nicht-exponential verteilter Ankunftszeitstatistiken, bei der Berechnung von Instabilitätsbedingungen oder der Behandlung von Effekten der Netzwerktopologie. Diese Ergebnisse sind für die Optimierung von Materialflüssen von praktischer Bedeutung. Als Beispiele aus der Produktion behandeln wir die Synchronisation von Transportmitteln und den Betrieb von Automated Guided Vehicles, das Management von Konflikt- und Kreuzungsbereichen sowie vernetzte Switched Flow-Systeme. Weiterhin untersuchen wir die Kopplung von Material- und Informationsflüssen, beispielsweise die Nutzung von Fahrzeug-Fahrzeug- oder Fahrzeug-Infrastruktur- Kommunikation. Eine besonders spannende Fragestellung dabei ist die der optimalen Selbstorganisation, d.h. wie sich globale Koordination durch lokale Interaktionen best- und schnellst-möglich erreichen lässt.