Decentralised resource allocation based on mutualistic networks
Final Report Abstract
Gegenstand des Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines Vorgehens zur Ressourcenallokation in der manuellen und getakteten Montage großdimensionaler Güter und Baugruppen in geringer Stückzahl. Das Ziel ist es dabei eine unmittelbare, situationsspezifische Allokation des Personals unter Einbezug der Montagemitarbeiter zu ermöglichen, die eine Entlastung der bislang mit der Koordination des Montageprozesses betrauten Mitarbeiter ermöglicht. Zur Erreichung dieses Ziels wurde die Ressourcenallokation in mutualistischen Netzwerken als biologisches Vorbild eines derartigen Verfahrens herangezogen. Insbesondere die Reaktionsfähigkeit derartiger Netze und die Koordination der unterschiedlichen Ressourcen innerhalb dieser stellen Aspekte dar, die ebenfalls für die Erreichung produktionslogistischer Ziele von Interesse sind. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde daher ein Modell erstellt, welches eine Übertragung der grundlegenden Abläufe auf ein als getaktete Fließmontage ausgestaltetes Produktionssystem ermöglicht. Der Fokus der Betrachtungen lag auf der Steuerung des Montageprozesses durch die Allokation der jeweils vorhandenen Personalressourcen. Es konnten Berechnungsverfahren für einen künstlichen Stimulus als zentrales Steuerungsinstrument des Verfahrens ermittelt, verglichen und bewertet werden. Aufbauend auf den Ergebnissen dieser Bewertung wurden Verfahren zur Abbildung mutualistischer Netzwerke verwendet, um eine qualifikationsbezogene Ressourcenallokation zu ermöglichen. Der Vergleich der Verfahren zeigt, dass eine Anpassung des zur Berechnung des Qualifikationsfilters verwendeten Ɵ an die jeweilige Verfügbarkeit und Auslastung nachgefragter Qualifikationen erforderlich ist. Es konnte in weiteren Schritten ein Verfahren entwickelt werden, dass dieser Anforderung nachkommt und eine adäquate Anpassung von Ɵ ermöglicht. In den folgenden Arbeitspaketen wurden die Betrachtungen schrittweise um weitere Restriktionen ergänzt. Das Verfahren zeigt das erwartete Verhalten hinsichtlich des Verlaufs produktionslogistischer Zielgrößen und eines störungsrobusten Verhaltens. Neben der Abbildung des Verfahrens in einem ereignisdiskreten Simulationsmodell wurde eine physische Simulationsumgebung entwickelt, die eine Simulation von Montagesystemen sowie die Erprobung des Verfahrens mittels einer entwickelten Softwareanwendung ermöglicht. In mehreren Veranstaltungen wurden die Nutzerakzeptanz, das Nutzerverhalten sowie das Potenzial hinsichtlich einer Entlastung verantwortlicher Mitarbeiter untersucht. Die Auswertung ergab eine grundsätzliche hohe Akzeptanz des Verfahrens bei den Nutzern und eine umfassende Aufgabenreduzierung verantwortlicher Mitarbeiter durch die Übernahme sämtlicher Koordinationsaufgaben. Weiterführende Forschungen sollten die Entwicklung und Untersuchung verschiedener Bereitstellungsszenarien umfassen. In den vorgenommenen Untersuchungen hat sich unter Verwendung des verwendeten Pull-Prinzips gezeigt, dass Verzögerungen in der Bereitstellung durch das Verfahren kompensiert werden können soweit die Transportzeit zum Bereitstellungsort die durchschnittliche Durchführungszeit des Großteils der Montagevorgänge nicht überschreitet. Zukünftig sollten daher Bereitstellungsstrategien eingesetzte werden, die die Gewährleistung eines ausreichenden Vorgriffshorizont ermöglichen, ohne zu einem Aufbau übermäßiger Bestände zu führen. Darüber hinaus können die Untersuchungen zur Nutzerakzeptanz weiter vertieft und spezifiziert werden. So können folgende Untersuchungen bspw. die Auswirkung einer Anpassung der maximalen Anzahl angezeigter Alternativen in Abhängigkeit der individuellen Präferenzen hinsichtlich des Autonomiegrades berücksichtigen. Ziel sollte es sein, den Anwender im Einsatz des Verfahrens und der Durchführung der Montagetätigkeiten bestmöglich zu unterstützen.
Publications
-
Educating and Researching with BERTHA. CWG Learning Factories, 64. CIRP General Assembly, 24.-30. August 2014, Nantes
Tracht, K.
-
Autonomie in der Montage - Flexibilität in der Produktion variantenreicher Maschinen. handling, 7-8 (2015), S. 32-33
Funke, L.; Hogreve, S.
-
Online-control of assembly processes in paced production lines. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 64 (2015), Heft 1, 395-398
Tracht, K.; Funke, L; Schottmayer, M.
