Methode zur Planung komplexer, produktionstechnischer Anlagen mit zyklischer Verkettung

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Klaus Feldmann
• Subject Area: Metal-Cutting and Abrasive Manufacturing Engineering
• Term: from 2005 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5450561

Die Planung und Konfigurierung komplexen flexibler Anlagen - das sind zyklisch verkettete Systeme mit mehr als 10 Stationen - führen zu einer großen Zahl von Variationsmöglichkeiten, deren Eignung durch konventionelle Verfahren nicht mehr ermittelt werden kann. Dabei ist insbesondere zu beachten, dass solche Anlagen nicht statisch betrachtet werden dürfen, sondern dass die Anlagenleistung dynamisch untersucht werden muss. Es ist daher Ziel dieses Verbundvorhabens, eine Methode für die Planung komplexen produktionstechnischer Anlagen zu entwickeln. Der Lösungsansatz besteht in der Anwendung lernender Verfahren, wie neuronaler Netze, wie sie bereits erfolgreich vom IPH zur Ermittlung des dynamischen Verhaltens von Montagelinien mit stark begrenzter Stationszahl eingesetzt wurden. In diesen Vorarbeiten zeigte sich allerdings, dass der Ansatz für komplexe Anlagen versagt. Daher soll eine Kombination dreier Verfahren erforscht werden, die jedes für sich einen Teil der Planungskomplexität abdecken und die gerade für die Behandlung großer Variablenmengen geeignet sind. Zunächst ist die Zahl der Eingangsgrößen auf eine minimal zulässige Zahl zu begrenzen. Dazu sollen genetische Algorithmen eingesetzt werden. Weiterhin müssen technologische Attribute, wie sie in einer Baumstruktur beschrieben werden können, auf niedrigdimensionale Vektoren abgebildet werden. Dazu dienen rekursive neuronale Netze, in denen Teilbäume einer hierarchischen Anlagenstruktur sukzessive erlernt werden. Schließlich soll eine ausreichende Datenbasis zum erstmaligen Erlernen technologischer Zusammenhänge erstellt werden. Um die erhebliche Rechenzeit hierfür zu reduzieren, wird mit Simulationen auf verteilten Rechnern gearbeitet. Die Methode wird an einem Praxisbeispiel validiert. Die Montage von Elektromotoren dient dazu, die Umsetzbarkeit auf eine realistische Anzahl an Eingangsgrößen und Prozessalternativen zu überprüfen. Das Planungssystem soll schließlich in der Angebotserstellung komplexen Anlagen eingesetzt werden und so die Planungsqualität bei geringem Pflegeaufwand erhöhen.

• DFG Programme: Research Grants