Planning method for a changeable line balancing of synchronized flow assembly systems
Final Report Abstract
Als Reaktion auf eine ausdifferenzierte Kundennachfrage und hohen Wettbewerb zwischen Marktbegleitern vergrößern Unternehmen häufig ihr Angebot. Bei gleichbleibendem Gesamtabsatz ergeben sich sinkende Stückzahlen pro Variante. Zudem verändert sich die Kundennachfrage zeitlich und eine sichere Prognose im Vorhinein ist für neue Produkte oft schwierig. Diese Situation tritt insbesondere in Zeiten eines Technologiewandels, wie beispielsweise derzeit der Transfer von Verbrennungsfahrzeugen über hybridisierte Fahrzeuge zu rein elektrischen Antriebskonzepten auf. Aufgrund der geringen und unsicheren Stückzahlen pro Varianten lohnen sich dedizierte Produktionslinien nicht. Mehrproduktlinien sind generell in der Lage Schwankungen auszugleichen, weisen jedoch eine deutlich höhere Komplexität in der Planung und insbesondere in der Austaktung auf. Ziel dieses Projektes war es, eine Methodik zu Bestimmung einer kostengünstigen, flexiblen und wandlungsfähigen Fließbandbelegung zu erforschen. Der betrachtete Stand der Forschung bietet eine Vielzahl von Optimierungsmodellen zur Ermittlung möglicher Fließbandbelegungen. Jedoch werden dabei weder Betriebsmittel berücksichtigt noch wird bereits in der Planung direkt auf Flexibilität und Wandlungsfähigkeit eingegangen. Um diese Forschungslücke zu schließen wurde daher eine mehrschritte Methode entwickelt. Die Methodik hat vier Bestandteile: (i) Es werden in sich konsistente Szenarien hinsichtlich des Variantenmixes und des Ausstattungsgrads entworfen und bezüglich ihrer Eintrittswahrscheinlichkeit bewertet. (ii) Im Rahmen einer Mehrzieloptimierung werden optimale Allokationen von Arbeitsvorgängen und Betriebsmitteln auf Arbeitsstationen errechnet. Hier kommt ein heuristisches Verfahren basierend auf genetischen Algorithmen zum Einsatz. (iii) Die errechneten Lösungen werden hinsichtlich ihrer Flexibilität bewertet, dabei fließen sowohl die Lage des aktuellen Betriebspunktes als auch der Flexibilitätskorridor in die Betrachtung ein. (iv) Im Rahmen einer Entscheidungsunterstützung werden die ermittelten alternativen Lösungen hinsichtlich der initialen Kosten, der Robustheit gegenüber Veränderungen im Variantenmix sowie dem Ausstattungsgrad und den Wandlungskosten bewertet. Die Methodik wurde schließlich als Softwarewerkzeug implementiert und erfolgreich anhand von zwei Anwendungsfällen validiert. Dabei konnte die Umsetzbarkeit der Methode erfolgreich geprüft werden. Die Erprobung in der Praxis konnte eine verbesserte Bandabstimmung ermitteln, die zu einer signifikant höheren Ausbringung geführt hat und somit die Projektziele erreicht. Anknüpfungspunkte für zukünftige Forschungsprojekte bietet der Ansatz insbesondere im Hinblick auf die Berücksichtigung der Steuerung der Kundenaufträge, die Betrachtung noch flexiblerer Produktionssysteme sowie bezüglich der gemeinsamen Betrachtung von Planung und Steuerung.
Publications
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Towards Increasing Robustness in Global Production Networks by Means of an Integrated Disruption Management. Procedia CIRP, 93, 706-711.
Peukert, Sina; Lohmann, Jonas; Haefner, Benjamin & Lanza, Gisela
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Flexibilitätsoptimale Austaktung der Fließmontage/Flexibility-optimized balancing of flow assembly. wt Werkstattstechnik online, 111(04), 260-264.
Hofmann, Constantin; Schoof, Juliane; Kuhnle, Andreas & Lanza, Gisela
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Self-adjusting multi-objective scheduling based on Monte Carlo Tree Search for matrix production assembly systems. CIRP Annals, 70(1), 381-384.
Stricker, Nicole; Kuhnle, Andreas; Hofmann, Constantin & Deininger, Patrick
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Hybrid Monte Carlo tree search based multi-objective scheduling. Production Engineering, 17(1), 133-144.
Hofmann, Constantin; Liu, Xinhong; May, Marvin & Lanza, Gisela
