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Diplomarbeit aus dem Jahr 1996 im Fachbereich BWL - Unternehmensforschung, Operations Research, Note: 1,7, Universität Kassel (Wirtschaftswissenschaften), Veranstaltung: Prof. Dr. Richard Vahrenkamp, Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:
Die Werkstattsteuerung oder Produktionssteuerung im engeren Sinn, ist besonders im Fall der Fertigungsorganisationsform der Werkstattfertigung ein schwieriges und zugleich wichtiges Problem des Produktionsmanagements und der Operations Research.
Nach einer grundlegenden Erläuterung der Problematik im ersten Kapitel wird in den nachfolgenden Kapiteln immer von der Organisationsform der Werkstattfertigung ausgegangen. Der Fertigungsorganisationsform der Werkstattfertigung entspricht in der Maschinenbelegungsplanung im wesentlichen das Modell des Job-Shop (Begriffsklärung Kap. 2.1). Im Rahmen der Behandlung einzelner Verfahren (Kap. 4) wird von einem statischen und deterministischen Modell ausgegangen. D.h. auf stochastische und dynamische Verfahren wird nicht eingegangen. Des weiteren gelten grundsätzlich die folgenden Annahmen:
- ein Auftrag oder Arbeitsgang kann zu jedem Zeitpunkt jeweils nur von einer Maschine bearbeitet werden,
- Keine Maschine kann zur selben Zeit zwei Aufträge oder Arbeitsgänge bearbeiten.
Zur Erläuterung der Lösungsverfahren wurde versucht im wesentlichen ein einheitliches Beispiel zu verwenden. Davon mußte allerdings in manchen Fällen abgewichen werden, weil das Verfahren in der Maschinen- oder Auftragszahl eingeschränkt ist, und zur Lösung diese Problems nicht verwendet werden kann. In diesen Fällen wurde separate Beispiele verwendet.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
1.Das Steuerungsproblem in der Werkstatt1
1.1Werkstattsteuerung1
1.1.1Phasen der Produktionsplanung- und -steuerung1
1.2Werkstattfertigung9
1.3Ziele in der Werkstattsteuerung11
2.Grundlagen der Maschinenbelegungsplanung16
2.1Begriff16
2.2Übereinkunft der Schreibweise17 15
.3Maschinencharakteristik17
2.4Auftragscharakteristika18
2.5Ziele innerhalb der Maschinenbelegungsverfahren20
2.5.1Durchlaufzeitbezogene Ziele20
2.5.2Kapazitätsorientierte Ziele20
2.5.3Terminorientierte Ziele21
2.5.4Reguläre Ziele (regular measure of performance)22
2.6Äquivalenzbeziehungen zwischen den Zielen23
2.7Darstellungsformen24
2.7.1Bearbeitungszeitmatrix25
2.7.2Maschinenfolgematrix25
2.7.3Maschinenfolgegraph25
2.7.4Disjunktive Graphen26
2.7.5Auftragsfolgeraph28
2.7.6Gantt-Diagramme29
2.8Plangenerationen31
2.8.1Zulässige Maschinenbelegungspläne31
2.8.2Semi-Aktive Ablaufpläne33
2.8.3Aktive Ablaufpläne35
2.8.4Verzögerungsfreie Ablaufpläne38
2.8.5Beziehung zwischen zulässigen - semi-aktiven - aktiven und verzögerungsfreien Ablaufplänen41
3.Komplexitätstheorie42
3.1Begriffsklärung42
3.2Entscheidungs- und Optimierungsprobleme42
3.3Zeitaufwand43
3.4Komplexitätsklassen44
3.5Konsequenzen für die Maschinenbelegungsplanung46
4.Lösungsmöglichkeiten48
4.1Exakte polynomiale Algorithmen48
4.1.1Johnson-Algorithmus48
4.1.2Grafisches Verfahren nach Aker57
4.2Ganzahlige lineare Programmierung63
4.3Enumerative Verfahren64
4.3.1Dynamische Optimierung64
4.3.2Branch-and-Bound-Verfahren65
4.4Heuristische Verfahren77
4.4.1Prioritätsregelverfahren78
4.4.2Shifting-Bottleneck-Verfahren85
4.4.3Nachbarschaftssuchverfahren92
4.4.4Worst-Case-Analyse100
5.Kritische Betrachtung102
5.1Kritische Betrachtung der Maschinenbelegungsplanung102
5.2Kritische Betrachtung der Praxis107
5.2.1Nutzen von PPS-Systemen im Bereich der Werkstattsteuerung107
5.2.2Leitstände108
5.2.3Der AHP-Leitstand110
5.2.4Benutzeroberfläche von Leitständen1...
Die Werkstattsteuerung oder Produktionssteuerung im engeren Sinn, ist besonders im Fall der Fertigungsorganisationsform der Werkstattfertigung ein schwieriges und zugleich wichtiges Problem des Produktionsmanagements und der Operations Research.
Nach einer grundlegenden Erläuterung der Problematik im ersten Kapitel wird in den nachfolgenden Kapiteln immer von der Organisationsform der Werkstattfertigung ausgegangen. Der Fertigungsorganisationsform der Werkstattfertigung entspricht in der Maschinenbelegungsplanung im wesentlichen das Modell des Job-Shop (Begriffsklärung Kap. 2.1). Im Rahmen der Behandlung einzelner Verfahren (Kap. 4) wird von einem statischen und deterministischen Modell ausgegangen. D.h. auf stochastische und dynamische Verfahren wird nicht eingegangen. Des weiteren gelten grundsätzlich die folgenden Annahmen:
- ein Auftrag oder Arbeitsgang kann zu jedem Zeitpunkt jeweils nur von einer Maschine bearbeitet werden,
- Keine Maschine kann zur selben Zeit zwei Aufträge oder Arbeitsgänge bearbeiten.
Zur Erläuterung der Lösungsverfahren wurde versucht im wesentlichen ein einheitliches Beispiel zu verwenden. Davon mußte allerdings in manchen Fällen abgewichen werden, weil das Verfahren in der Maschinen- oder Auftragszahl eingeschränkt ist, und zur Lösung diese Problems nicht verwendet werden kann. In diesen Fällen wurde separate Beispiele verwendet.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
1.Das Steuerungsproblem in der Werkstatt1
1.1Werkstattsteuerung1
1.1.1Phasen der Produktionsplanung- und -steuerung1
1.2Werkstattfertigung9
1.3Ziele in der Werkstattsteuerung11
2.Grundlagen der Maschinenbelegungsplanung16
2.1Begriff16
2.2Übereinkunft der Schreibweise17 15
.3Maschinencharakteristik17
2.4Auftragscharakteristika18
2.5Ziele innerhalb der Maschinenbelegungsverfahren20
2.5.1Durchlaufzeitbezogene Ziele20
2.5.2Kapazitätsorientierte Ziele20
2.5.3Terminorientierte Ziele21
2.5.4Reguläre Ziele (regular measure of performance)22
2.6Äquivalenzbeziehungen zwischen den Zielen23
2.7Darstellungsformen24
2.7.1Bearbeitungszeitmatrix25
2.7.2Maschinenfolgematrix25
2.7.3Maschinenfolgegraph25
2.7.4Disjunktive Graphen26
2.7.5Auftragsfolgeraph28
2.7.6Gantt-Diagramme29
2.8Plangenerationen31
2.8.1Zulässige Maschinenbelegungspläne31
2.8.2Semi-Aktive Ablaufpläne33
2.8.3Aktive Ablaufpläne35
2.8.4Verzögerungsfreie Ablaufpläne38
2.8.5Beziehung zwischen zulässigen - semi-aktiven - aktiven und verzögerungsfreien Ablaufplänen41
3.Komplexitätstheorie42
3.1Begriffsklärung42
3.2Entscheidungs- und Optimierungsprobleme42
3.3Zeitaufwand43
3.4Komplexitätsklassen44
3.5Konsequenzen für die Maschinenbelegungsplanung46
4.Lösungsmöglichkeiten48
4.1Exakte polynomiale Algorithmen48
4.1.1Johnson-Algorithmus48
4.1.2Grafisches Verfahren nach Aker57
4.2Ganzahlige lineare Programmierung63
4.3Enumerative Verfahren64
4.3.1Dynamische Optimierung64
4.3.2Branch-and-Bound-Verfahren65
4.4Heuristische Verfahren77
4.4.1Prioritätsregelverfahren78
4.4.2Shifting-Bottleneck-Verfahren85
4.4.3Nachbarschaftssuchverfahren92
4.4.4Worst-Case-Analyse100
5.Kritische Betrachtung102
5.1Kritische Betrachtung der Maschinenbelegungsplanung102
5.2Kritische Betrachtung der Praxis107
5.2.1Nutzen von PPS-Systemen im Bereich der Werkstattsteuerung107
5.2.2Leitstände108
5.2.3Der AHP-Leitstand110
5.2.4Benutzeroberfläche von Leitständen1...