Simulationsbasierte dynamische Heuristik zur verteilten Optimierung komplexer Mehrziel-Multiprojekt-Multiressourcen-Produktionsprozesse

• Antragsteller: Professor Dr. Oliver Rose; Professor Dr.-Ing. Thorsten Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Produktionssystematik, Betriebswissenschaften, Qualitätsmanagement und Fabrikplanung ; Softwaretechnik und Programmiersprachen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 223497913

Entscheidungsprobleme der Termin- und Kapazitätsplanung existieren in vielen Bereichen der Wirtschaft und Gesellschaft. Diese sind insbesondere in der industriellen Produktion, aber auch im Bauwesen oder im Gesundheitswesen anzutreffen. Typische Merkmale dieser Probleme sind ihre Komplexität und Vielschichtigkeit. So tendiert die Entwicklung und Produktion hochwertiger Maschinen, Anlagen und Fahrzeuge permanent zu vermehrter Kundenspezifik bzw. Produktdiversifikation bei gleichzeitig verkürzten Produktlebenszyklen. Dies führt zu extrem komplexen, nichtdeterministischen und dynamischen Multiressourcen-Produktionsprozessen, die im Sinne einer effizienten Produktion nicht mehr optimal plan- bzw. steuerbar sind. Die Problematik spitzt sich insbesondere bei Montageprozessen für kundenspezifische Großerzeugnisse zu, da hier aufgrund des Zusammentreffens mehrerer Faktoren (bspw. Reihenfolgeabhängigkeiten, Prozessalternativen, Trade-off-Beziehungen zwischen Ressourcen etc.) die Anzahl möglicher Ablaufvarianten exponentiell steigt. Hinzu kommt, dass bei derartigen Mehrziel-Projektproblemen die Zielparameter (bspw. Kosten, Zeit, Ressourcenauslastung etc.) auftragsspezifisch variieren und auch im Zeitverlauf innerhalb eines Auftrages wechseln können. Erfahrungen aus Wissenschaft und Praxis zeigen, dass die effektive Lösung derartiger Problemstellungen enorme Potentiale erschließt. Bis heute existieren hierfür keine ausreichend leistungsfähigen und anwendungsflexiblen Modelle, Methoden und Lösungsverfahren. Weder exakte Lösungsverfahren oder Heuristiken noch Metaheuristiken allein sind gegenwärtig in der Lage dieser Problematik zufriedenstellend zu begegnen. Mit diesem Grundlagenforschungsprojekt werden geeignete Referenz-Prozessmodelle und Lösungsverfahren erforscht, die auch auf andere Anwendungsgebiete mit ähnlicher Problemcharakteristik übertragbar sein sollen. Kernzielstellung dabei ist die Entwicklung von Konzepten bzw. Architekturen sowie darin einfließenden Methoden, die innerhalb dieses Verbundes geeignet sind die beschriebenen komplexen Probleme effizient und effektiv zu lösen. Die konzeptionellen Grundbestandteile sollen hierbei sein:- Ein modulares Optimierungsframework bestehend aus Generator, Optimierer, Simulator und Analyseeinheit- Ein iteratives, heuristisches Initialisierungs-, optimierungs- und Ablaufkonzept unter Anwendung agentenähnlicher und metaheuristischer FunktionalitätenDie wesentlichen methodischen Zielstellungen sind:- Die Entwicklung von Methoden zur effizienten Handhabung großer Suchräume- Die Erforschung eines Wertesystems als Methode zur Bewertung und zum Vergleich von erzeugten Lösungen unter Einbeziehung differenzierter Zielgrößen und Nebenbedingungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen