Entwicklung eines rechnerunterstützten Verfahrens zur Steuerung von arbeitsteiligen Demontagesystemen; Phase 2: Entwicklung von Strategien zur Personaleinsatzsteuerung in arbeitsteiligen Demontagesystemen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Ziel des Forschungsvorhabens bestand darin, ein Steuerungsverfahren für arbeitsteilige Demontagesysteme zu entwickeln, das Verfahren als Software pilothaft zu implementieren und in einzelnen Anwendungsfällen zu verifizieren. Zur Erreichung der gesteckten Ziele wurde zunächst ein Konzept für die Modellierung der Demontagesteuerung entwickelt. Dabei wurden insbesondere stochastische Einflüsse (stochastische Durchführungszeiten, demontagespezifische Schwierigkeiten aufgrund unsicherer Alterzeugniszustände usw.) während der Demontagedurchführung berücksichtigt. Darauf aufbauend wurde ein Steuerungsverfahren konzipiert, das die Lösung der oben genannten Aufgabenstellungen ermöglicht. Hierfür wurden folgende Steuerungsmaßnahmen entwickelt: • Variation der Demontagevorgangsfolge, • Variation der Demontagewerkzeuge, • Variation der Auftragsreihenfolge, • Variation der Demontagetiefe, • Neuzuordnung von Demontagevorgängen zu Arbeitsstationen, • gegenseitiges Helfen von Mitarbeitern sowie • temporäre Abstimmung der Personalkapazität. Diese Maßnahmen wurden dann im Steuerungsverfahren im Sinne der Lösung eines sequenziellen Entscheidungsproblems für einen bestimmten Zeitraum (z.B. für einen Arbeitstakt einer Demontagelinie) zusammengeführt. Anschließend wurden das Modellierungskonzept und das Steuerungsverfahren in das am ifab entwickelte Simulationsverfahren OSim (Objektsimulator) integriert, was zu dem erweiterten Verfahren OSim-DPS (OSim zur Demontageplanung und -Steuerung) führte. Damit entstand nicht nur ein Verfahren zur Steuerung arbeitsteiliger Demontagesysteme, sondern zusätzlich ein Simulationsverfahren für Demontagesysteme, mit dessen Hilfe sowohl das Steuerungsverfahren verifiziert als auch ein zu demontierendes Auftragsprogramm einer Periode prospektiv bewertet werden kann. Schließlich wurde das Verfahren durch Simulation von Demontageauftragsprogrammen exemplarisch auf dessen Wirksamkeit hin geprüft. Da das Verfahren OSim-DPS generisch programmiert wurde, ist es jederzeit möglich, das Tool spezifisch auf Fragestellungen in anderen Anwendungsfeldern anzupassen (z.B. für Instandhaltungs- bzw. Reparaturarbeitssysteme). Als Ergebnis kann festgehalten werden, dass das entwickelte Demontagesteuerungsverfahren einen neuen Ansatz darstellt, der von anderen Forschungseinrichtungen, die sich ebenfalls mit Fragen der Demontageplanung und -Steuerung befassen, bisher nicht aufgegriffen wurde. Dieser Ansatz ist sowohl für Forschungsinstitute interessant, die sich mit dem Themenfeld der Simulation beschäftigen, als auch für Institute aus dem Bereich der Produktionstechnik und des Operations Research. Der Schwerpunkt der in der Literatur auffindbaren Forschungsarbeiten liegt bislang auf den Bereichen Demontagesystem- und -prozessplanung. Für den Bereich der Demontagesteuerung liegen deutlich weniger Arbeiten vor. Verfahren zur Steuerung von arbeitsteiligen Demontagesystemen mit gemischten Alterzeugnisvarianten werden (abgesehen von Arbeiten des Antragstellers) in der Forschung bisher gänzlich vernachlässigt. Im Projekt wurden insbesondere stochastische Einflüsse (demontagespezifische Schwierigkeiten aufgrund unsicherer Alterzeugniszustände) während der Demontagedurchführung berücksichtigt. Diese stochastischen Einflüsse sollten jedoch bereits bei der statischen Reihenfolgeplanung von Demontageaufträgen berücksichtigt werden, da sie einen entscheidenden Einfluss auf die Robustheit der Demontageprozesse haben und damit einen entscheidenden Beitrag zur Erreichung produktionslogistischer wie auch monetärer Ziele leisten. Basierend auf den bisherigen Erkenntnissen sind Simulationsverfahren besonders dafür geeignet, stochastischen Einflüssen bei der Planung und Steuerung von Arbeitssystemen Rechnung zu tragen. Demzufolge sollte ein simulationsbasiertes Verfahren zur (statischen) Reihenfolgeplanung von Demontageaufträgen für arbeitsteilige Demontagesysteme entwickelt werden, welches diese stochastischen Einflüsse bereits in der Planungsphase berücksichtigt. Da im Gegensatz zu Fertigungsaufträgen Demontageaufträge in ihrer Demontagetiefe variiert werden können, soll diese Möglichkeit bei der Reihenfolgeplanung im Sinne einer Veränderung der Veranlassungslogik ebenfalls als Planungsparameter berücksichtigt werden, um somit weiteres Erfolgspotenzial auszuschöpfen. Bei Simulationsverfahren sind zumindest Annahmen über Wahrscheinlichkeiten für das Auftreten der oben genannten Störungseinflüsse zu treffen (z.B. mittels Enwartungswerten und Varianzen). Da die diesbezüglichen Werte in realen Demontagesystemen - wenn überhaupt - nur unvollständig vorliegen, wäre es denkbar, ein simulationsunterstütztes, selbstlernendes System zu entwickeln, das eine möglichst gute Demontagesteuerung für ein vorliegendes Auftragsprogramm ohne detaillierte Kenntnis der Eigenschaften dieser stochastischen Störungseinflüsse ermitteln kann. Hierfür wären sowohl die Möglichkeit der Wahl unterschiedlicher, aber gleichermaßen zur Verfügung stehender Demontageverfahren (bzw. Werkzeuge), verschiedener Demontagetiefen sowie der Neuzuordnung von Demqntagevorgängen zu unterschiedlichen Demontagestationen als steuernde Maßnahmen zur Übenwindung dieser Störungseinflüsse denkbar.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Development of a Computer Aided Procedure to Control Division of Labour Based Disassembly Systems. In: Manufacturing Systems and Technologies forthe New Frontier. Hrsg.: Mitsuishi, Mamoru; Ueda, Kanji; Kimura, Fumihiko. London: Springer-Verlag, 2008, S. 217-220
Zülch, Gert; Hrdina, Jran; Schwarz, Rainer
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Industrialisierung des Recyclings durch Rücknahmeverpflichtungen - Neue methodische Herausforderungen an die Demontageplanung und -Steuerung. In: Technologiegetriebene Veränderungen der Arbeitswelt. Hrsg.: SCHOLZ-REITER, Bernd. Berlin: GITO-Verlag für Industrielle Informationstechnik und Organisation, 2008, S. 237- 253
Zülch, Gert; Schwarz, Rainer
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Planning and Balancing of Disassembly Systems. In: Lean Business Systems and Beyond. Hrsg.: Koch, Tomasz. New York NY: Springer, 2008, S. 49-56
Zülch, Gert; Schwarz, Rainer
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A new Approach for Controlling Disassembly Systems. In: Sustainable Production and Logistics in Global Networks. Hrsg.: Sihn, Wilfried; Kuhland, Peter. Wien, Graz: Neuer Wissenschaftlicher Verlag, 2010, S. 228-235
Zülch, Gert; Hrdina, Jran
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Control of Disassembly Systems Based on the Division of Labour by Means of Dynamically Adapting Routing Plans. In: Advanced Manufacturing and Sustainable Logistics. Hrsg.: DANGELMAIER, Wilhelm u.a.. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2010, S. 396-407. (Lecture Notes in Business Information Processing LNPIP 46)
Zülch, Gert; Hrdina, Jran
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Disassembly - Not the Reverse of Assembly. In: Sixteenth International Working Seminar on Production Economics. Hrsg.: Grubbström, Robert W.; Hinterhuber, Hans H. Innsbruck, Congress Innsbruck, March 1-5, 2010. Pre-prints, Volume 1, S. 543-554.
Zülch, Gert; Hrdina, Jran; Schwarz, Rainer
