Titelaufnahme

Titel
Die Optimierung der Produktionsplanung eines Global Player im Energie Bereich / Sara Fritz
VerfasserFritz, Sara
Begutachter / BegutachterinTragler, Gernot ; Haunschmied, Josef
Erschienen2013
UmfangIII, 87 Bl. : graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2013
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Produktionsplanung, APS - Advanced Planning and Scheduling, Lineare Optimierung, mathematische Programmierung, Scheduling, gemischt-ganzzahlige Programmierung, hierarchisches Goal Programming, Modellierung
Schlagwörter (EN)production planning, APS - Advanced Planning and Scheduling, linear optimization, mathematical programming, scheduling, mixed integer Programming, hierarchical Goal Programming, modelling
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-57708 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
Dateien
Die Optimierung der Produktionsplanung eines Global Player im Energie Bereich [0.86 mb]
Links
Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Produktionsplanung eines Global Player im Energiebereich, für die aktuell ein APS-System (Advanced Planning and Scheduling) verwendet wird. Als alternative Möglichkeit, die Planung abzubilden, werden mathematische Modelle formuliert, um die Ressourcen optimal auslasten zu können und die Liefertermintreue maximieren zu können; in Fallstudien wird die Praxistauglichkeit dieser Modelle demonstriert.

Der Global Player fertigt auftragsbezogen, weshalb auch höchste Priorität auf der Einhaltung des Kundentermins liegt. Jeder Auftrag muss die vier Abteilungen, die am Standort vorhanden sind, durchlaufen. In jeder Abteilung gibt es mehrere Ressourcen, die unterschiedlichen Regeln unterworfen sind. Neben Materialverfügbarkeitsüberprüfungen müssen auch effiziente Maschinenzuordnungen und maximale Liegezeiten zwischen zwei aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen betrachtet werden. Neben dem Maximieren der Liefertermintreue soll auch die Durchlaufzeit minimiert werden.

Für die Aufgabenstellungen werden zwei signifikant unterschiedliche Ansätze gewählt. Einerseits wird der klassische Ansatz eines zeitdiskreten Modells gewählt. Hierfür wird ein gemischt ganzzahliges Modell formuliert, das mit mathematischer Programmierung gelöst wird, um zu eruieren, ob mathematische Programmierung eine anwendbare Alternative zu in der Praxis oft angewendeten APS-Systemen wäre. Neben der effizienten Maschinenzuordnung spielt auch die Performance des Modells eine wichtige Rolle, da eine geringe Laufzeit unerlässlich ist, um die Akzeptanz für eine Planung mittels mathematischer Programmierung des Global Players zu erlangen. Die Abweichung der Fertigstellung der Aufträge vom Liefertermin wird als eine Zielfunktion verwendet. Da es zusätzlich gefordert ist, die Durchlaufzeit auf einem geringen Niveau zu halten, wird in dieser Diplomarbeit ein Goal Programming Ansatz angewandt, um beide Zielfunktionen simultan lösen zu können. Dafür wird zuerst die Liefertermintreue, die sowohl positive als auch negative Abweichungen vom Liefertermin misst, maximiert und anschließend mit den zuerst berechneten Werten die Durchlaufzeit reduziert.

Des Weiteren wird die Planung mittels mathematischer Programmierung in einen mehrstufigen Planungsprozess integriert. Ein Grobplanungssystem liefert Startwerte für die Feinplanung, und ausgehend von diesen wird die Liefertermintreue maximiert. Dadurch lässt sich auch in dieser Arbeit ein Ansatz von dynamischer Optimierung erkennen.

Darüber hinaus wird ein alternativer, bereits bestehender, moderner Ansatz um die zusätzlichen, noch nicht abgebildeten Anforderungen des Global Players erweitert. Bei diesem Ansatz handelt es sich um einen strukturbasierten Ansatz, der im Gegensatz zum klassischen Modell die Zeitachse nicht diskretisiert, sondern den strukturellen Ablauf der Produktion ermittelt; dieser strukturelle Ablauf bestimmt dann in weiterer Folge die Starttermine der Arbeitsgänge.

Zusammenfassung (Englisch)

This master thesis deals with the production scheduling of a Global Player in the Energy Sector. Currently they are using an APS-System (Advanced Planning and Scheduling). Here, a mathematical model is introduced to be able to display the scheduling problem, which uses the full capacity of the resources to meet the delivery date; Case Studies show the suitability of the daily use.

Since the Global Player uses the make-to-order strategy, the most important goal is to deliver on time. Every order needs to pass through the four departments at the site. There are multiple resources in every department and each has it's constraints. The model needs to check for the material availability, the efficient resource allocation and a maximum amount of idle time between two sequential operations. There are two objectives for the mathematical model: to maximize the rate of on-time delivery and to minimize the idle time.

Two significant different approaches are selected for the problem.

First, a classic approach of a time discrete model is selected.

Therefore a mixed integer model is formulated, which is solved with mathematical programming to determine whether it is an applicable alternative to APS-Systems. Besides the efficient resource allocation, the performance of the model is also important, because a short runtime is necessary to achieve the acceptance of the Global Player. One of the objective functions minimizes the deviation of the delivery dates. In addition, the minimization of the idle time needs to be considered. A goal programming approach is used to minimize both objectives. Therefore the rate of on-time delivery is maximized and afterwards the idle time is minimized, taking into account the results of the first step optimization. Furthermore, the scheduling with mathematical programming is integrated in a multi-level planning process. A master planning system (long time planning) delivers start times with backwards scheduling for the short-term scheduling and based on these values the on-time delivery is maximized. Thus, an approach of dynamical programming can be detected in this thesis.

Moreover an alternative, already existing, modern approach is extended to display the additional, not mentioned requirements of the Global Player. It's a structure-based approach, which doesn't discretize the time scale, but defines the structural process of the production; this structural process determines the start times of the operations.