Multi-Site-Scheduling in der chemischen Industrie

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1 Andreas Biesenbach Multi-Site-Scheduling in der chemischen Industrie Anlagenbelegungsplanung bei international verteilten Produktionsstandorten Mit einem Geleitwort von Prof. Dr. Rainer Leisten Deutscher Universitäts-Verlag

2 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Abkürzungs- und Symbolverzeichnis Abkürzungen Symbole Symbole der Modellkonzeption und der Grundmodelle Symbole der Verfahrensentwicklung IX XIII XIX XIX XXI XXI XXIV 1 Einleitung Ausgangssituation und Problemstellung Zielsetzung und Aufbau der Arbeit 4 2 Abgrenzung des Untersuchungsbereichs und Begriffsbestimmung Prozessindustrie, chemische Industrie und Kunststoffindustrie Mehrproduktanlagen Kunststoffherstellungsprozess Produktionsprozessbeschreibung mit Hilfe eines Rezeptes Produktionstypologische Abgrenzung des Untersuchungsbereichs Einordnung der Anlagenbelegungsplanung in die Produktionsplanung Produktionsplanung Operative Produktionsplanung und Anlagenbelegungsplanung Rollierende Planung und Aggregationsgrade ; Simultanplanung Begriffsbestimmung: Auftragszuordnung bei international verteilten, redundanten Produktionsstandorten Verteilte Standorte - Standortstrategien International verteilte Produktionsstandorte - Internationalisierungsstrategien - Standortfaktoren Redundante Produktionsstandorte Auftragszuordnung - Zuordnungskriterien Klassifizierung von international verteilten Produktionsstandorten 57

3 2.5 Aufteilung der Planungsaufgaben bei verteilten Produktionsstandorten Funktionale Abgrenzung des Untersuchungsbereichs und Rahmenbedingungen 72 3 Anforderungen an ein Verfahren zum Multi Site Scheduling Zielbestimmung : Ziele des Multi-Site-Scheduling.' Ziele der Auftragszuordnung Verfahrenseinsatz Funktionale Anforderungen ' Leistungsbezogene Anforderungen Qualitative Anforderungen Lastenheft 92 4 Modellkonzeption Modellbildung Entscheidungsfeldprämissen Auftragsstrukturprämissen Planungsdatenprämissen Standortstrukturprämissen Problemstrukturprämissen Ziel- und Bewertungsprämissen Ziel-und Bewertungsprämissen des Multi-Site-Scheduling Ziel- und Bewertungsprämissen der Auftragszuordnung Modellstruktur Grundmodelle und Lösungsansätze Grundmodelle der Anlagenbelegungsplanung Anlagencharakteristika a Auftragscharakteristika ß Zielsetzungen y Einordnung des Problems in die Tripel-Klassifizierung (a ß I y) ; Eignung der Grundmodelle zur Beschreibung des Problems 139

4 5.2 Weitere Aspekte zur Charakterisierung des Multi-Site-Scheduling Unscharfe Planungsdaten Mehrfachzielsetzung Überbetriebliche Anlagenbelegungsplanung Komplexität des Problems Problemtyp Linearität des Modells und Art der Variablen! Auswahl eines geeigneten Lösungsverfahrens Verfahrensentwicklung Multikriterielle Evolutionäre Algorithmen Funktionsweise Evolutionärer Algorithmen Auswahl der Repräsentation und Codierung Auswahl der Replikationsart Auswahl der Mutationsart und Adjustierung der Mutationsparameter Besonderheiten multikriterieller Evolutionärer Algorithmen NSGA-Algorithmus Erweiterung des NSGA-Algorithmus Abbruchkriterien Generierung einer Anfangspopulation Zusammenfassende Betrachtung Konzept des Verfahrens Gestaltung der Auftragszuordnung Problembeschreibung Auswahl eines geeigneten Verfahrens zur Zuordnung von Aufträgen zu Produktionsstandorten Zielerreichungsmatrix und MADM-Verfahren nach Topsis Auswahl von relevanten Zuordnungskriterien Ausprägung der relevanten Zuordnungskriterien Gewichtung der relevanten Zuordnungskriterien Ermittlung der Produktionsstandorteignung Gestaltung der Auftragsterminierung Auftragsterminierung als Datenlieferant Auftragsterminierung zur Unterstützung der Auftragszuordnung 234

5 6.5 Gestaltung der Verfügbarkeitsprüfung Gestaltung der Reihenfolgeplanung 236 v 6.7 Auswahl eines bevorzugten Anlagenbelegungsplans aus vielen Planauftragslisten Validierung Komplexitätstreiber des Fallbeispiels Derzeitige manuelle Planung Anwendung des entwickelten Verfahrens am Fallbeispiel Erfassung der relevanten Daten für das Fallbeispiel Leistungsfähigkeitsanalysen Akzeptanz : Dauerhafter Einsatz des Verfahrens Zusammenfassende Betrachtung der Validierung Zusammenfassung und Ausblick 264 Literaturverzeichnis 269 Anhang 309 A 1 Vorgehensweise des Topsis-Verfahrens 309 A 2 Beispiel für die Anwendung des Topsis-Verfahrens 312 A 3 Fuzzy-Sets und Fuzzy-Zahlen 314 A 4 Fuzzy-Algebra 318 A 5 Ranking von Fuzzy-Zahlen und Defuzzyfizierung 320 A 6 Überprüfung der Konsistenz der Paarvergleichsmatrix 324 A 7 Beispiel für die Berechnung des Gewichtungsvektors 326 A8 Ergebnisdarstellung 328