Störungsmanagement in Produktionssystemen:
Gespeichert in:
| Beteilige Person: | |
|---|---|
| Format: | Hochschulschrift/Dissertation Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Shaker
2004
|
| Schriftenreihe: | Schriften zur quantitativen Beriebswirtschaftslehre und Wirtschaftsinformatik
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| Schlagwörter: | |
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| Umfang: | XLII, 397 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3832230882 |
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis XVII
Tabellenverzeichnis XXI
Abkürzungsverzeichnis XXVII
Symbolverzeichnis XXXI
Einleitung 1
Tefll Grundlagen 3
1 Grundlagen zur Produktion und ihrer Planung und Steuerung 3
1.1 Das Wesen der Produktion 3
1.2 Charakteristische Erscheinungsformen von Produktionssystemen 4
1.3 Managementebenen in der Produktion 6
1.4 Die Produktionsplanung und -Steuerung als Bestandteil des operativen
Produktionsmanagements 7
2 Erstellung von Ablaufplänen 13
2.1 Einführung 13
2.2 Zielsetzungen bei der Erstellung von Ablaufplänen 16
2.3 Verfahren zur Erstellung von Abiaurplänen 21
2.3.1 Überblick 21
2.3.2 Prioritätsregeln 25
2.3.3 Lokale Suchverfahren 30
2.3.3.1 Grundlagen 31
2.3.3.1.1 Das Vorgehen einer lokalen Suche 31
2.3.3.1.2 Ansätze zur Kodierung von Lösungen 32
2.3.3.1.3 Berücksichtigung von Nebenbedingungen 34
2.3.3.2 Simulated Annealing 35
2.3.3.3 Threshold Accepting 37
2.3.3.4 Genetische Algorithmen 38
2.3.3.5 Weitere Verfahrensvarianten lokaler Suchverfahren 41
2.3.3.6 Aussagen zur Leistungsfähigkeit der vorgestellten lokalen
Suchverfahren 42
2.3.4 Filtered Beam Search 45
2.3.5 Constraint Based Search 45
IX
2.4 Ansätze zur Berücksichtigung von Unsicherheit bei der Ablaufplanung 48
2.4.1 Vollständig reaktive Ablaufplanung 4g
2.4.2 Nachträgliche Veränderung statischer Ablaufpläne 53
2.4.3 Erstellung robuster bzw. flexibler Ablaufpläne 61
2.4.4 Einsatz der Simulation 65
2.4.5 Begründung für die Entwicklung eines eigenen Ansatzes 67
3 Störungen in der Produktion 68
3.1 Charakteristika und Klassen von Störungen 68
3.2 Quantitative Erfassung von Störungen 73
4 Strategien und Organisation des Störungsmanagements 78
4.1 Überblick über verschiedene Strategien des Störungsmanagements 79
4.2 Präventionsstrategien gg
4.2.1 Kausale Strategien g0
4.2.2 Abwehrstrategien 03
4.3 Reaktionsstrategien g4
4.3.1 Systemorientierte Strategien 84
4.3.2 Reaktive Strategien g5
4.4 Organisation des Störungsmanagements 89
4.5 Beurteilung verschiedener Strategien des Störungsmanagements 92
Teil II Entwicklung und Einsatz eines Simulationsmodells für das
Störungsmanagement 99
1 Entwicklung eines Simulationsmodells für das Störungsmanagement 99
11 Grundlagen zur Durchfuhrung von Simulationsstudien 99
11.1 Einsatzgebiete der Simulation 99
1.1.2 Klassifizierung von Simulationsmodellen 101
1.1.3 Schritte zur Durchfuhrung einer Simulationsstudie 103
1.2 Überblick über das entwickelte Simulationsmodell 105
1.2.1 Überblick über die Modellelemente 105
1.2.2 Überblick über das Zusammenwirken der Modellelemente 107
1.2.3 Zufallsabhängige Größen im Modell 108
1 3 Kenngrößen zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit eines Produktionssystems
und der Instabilität der Ablaufplanung 109
13.1 Effizienzmaße U0
1.3.1.1 Kapazitätsinanspruchnahme 110
1.3.1.1.1 Gesamte Kapazitätsinanspruchnahme 112
1.3.1.1.2 Anteil der Ausfallzeiten von Maschinen an der
Gesamtkapazität 113
13.1.1.3 Anteil der Rüstzeiten an der Gesamtkapazität 113
X
1.3.1.2 Auftragsbezogene Kenngrößen 113
1.3.2 Instabilitätsmaße 115
1.3.2.1 Bestehende Ansätze zur Messung der Planungsinstabilität 115
1.3.2.2 Relevante Einflussgrößen für die Definition von
Instabilitätsmaßen 118
1.3.2.2.1 Ausprägungen von Veränderungen in
Maschinenbelegungsplänen 118
1.3.2.2.2 Äußere Umstände von Planänderungen 120
1.3.2.3 Entwicklung von Instabilitätsmaßen für die Ablaufplanung 121
1.3.2.3.1 Lage und Länge der Vergleichszeiträume von
Maschinenbelegungsplänen 121
1.3.2.3.2 Messung der Veränderung von
Maschinenbelegungsplänen 123
1.3.2.3.2.1 Veränderung der Kapazitätsauslastung 124
1.3.2.3.2.2 Umfang der Veränderung der
Kapazitätsnutzung 125
1.3.2.3.2.3 Umfang an Verschiebungen, die
Toleranzgrenzen überschreiten 129
1.3.2.3.2.4 Umfang an Verschiebungen, die feste
Bezugszeitpunkte überschreiten 133
1.3.2.3.2.5 Auswahl eines Ansatzes 135
1.3.2.3.3 Generierung von Instabilitätsmaßen aus dem Umfang
von Veränderungen in Maschinenbelegungsplänen 136
1.3.2.3.3.1 Einfluss der Häufigkeit von Planänderungen... 136
1.3.2.3.3.2 Einfluss der Kapazitätsauslastung 138
1.3.2.3.3.3 Zur Definition der Instabilitätsmaße 138
1.4 Die Elemente Produktionssystem, Zufallseinflüsse und Ablaufplanung im
Simulationsmodell 139
1.4.1 Charakteristische Merkmale des simulierten Produktionssystems 139
1.4.2 Eingang von Aufträgen 143
1.4.3 Eintritt und Beseitigung von Maschinenausfallen 147
1.4.4 Strategien zur Reaktion auf eintretende Ereignisse 149
1.4.4.1 Modellierte Ereignisse 149
1.4.4.2 Reaktionsstrategien auf das Eintreten der Ereignisse 150
1.4.4.2.1 Eingang eines Normalauftrags und Erreichen eines
Neuplanungszeitpunktes 150
1.4.4.2.2 Eingang eines Eilauftrags 152
1.4.4.2.3 Eintritt eines Maschinenausfalls 154
XI
1.4.5 Erstellung von Maschinenbelegungsplänen 157
1.4.5.1 Bei der Planerstellung und -änderung zu berücksichtigende
Operationen 157
1.4.5.2 Grundlegendes Vorgehen der Planerstellung 160
1.4.5.3 Kodierung der Lösung des Planungsproblems 161
1.4.5.4 Zielsetzungen bei der Erstellung einzelner
Maschinenbelegungspläne 164
1.4.5.5 Schritte der Planerstellung und-Verbesserung 166
1.4.5.5.1 Übersicht über die durchzuführenden Schritte 166
1.4.5.5.2 Schnittuferbestimmung (SUB) 168
1.4.5.5.3 Generierung des Lösungsvektors f (GR) 169
1.4.5.5.4 Generierung des Belegungsplans (GB) 170
1.4.5.5.5 Ermittlung und Verringerung der Akzeptanzschwelle
(EA bzw. VA) 174
1.4.5.5.6 Durchführung eines Mutationsschrittes (DM) 175
1.4.5.5.7 Bewertung und Annahme oder Ablehnung einer
Lösung (Blbest, Bgbest) 175
1.5 Beispiel eines Simulationsablaufes 177
2 Realisierung der Simulationsstudie 186
2.1 Software für die Realisierung der Simulationsstudie 186
2.2 Generierung von Zufallsereignissen 191
2.2.1 Grundsätzliches Vorgehen 191
2.2.2 Generierung gleichverteilter Zufallszahlen 192
2.2.3 Generierung exponentialverteilter Zufallszahlen 193
2.2.4 Generierung betaverteilter Zufallszahlen 194
2.3 Vorgehen zur Ermittlung von Versuchsdaten für die statistische Analyse 195
2.3.1 Grundlagen 195
2.3.2 Bestimmung der Länge der Replikationen und der Anlaufphase 196
2.3.3 Festlegung der Zahl der Replikationen 198
2.4 Wahl des Versuchsplans 200
2.5 Vorgehen zur statistischen Analyse der Simulationsexperimente 202
2.5.1 Eingesetzte Verfahren 202
2.5.1.1 Varianzanalyse 203
2.5.1.1.1 Zweck und Voraussetzungen ihres Einsatzes 203
2.5.1.1.2 Durchführung der Varianzanalyse 205
2.5.1.2 Multiple Mittelwertvergleiche 206
2.5.2 Einsatz der Verfahren 207
XII
2.6 Darstellung der simulierten Szenarien 208
2.6.1 Variierte Systemparameter 208
2.6.2 Daten der untersuchten Produktionssysteme vor dem Ergreifen von
Maßnahmen 213
2.6.3 Daten der untersuchten Produktionssysteme nach dem Ergreifen von
Maßnahmen 219
2.6.3.1 Untersuchung VU1BL und VU1KL: Parametrisierung des
lokalen Suchverfahrens 219
2.6.3.2 Untersuchung VU2BL und VU2KL: Zielsetzungen und
Einplanungsstrategien bei der Erstellung von
Maschinenbelegungsplänen 220
2.6.3.3 Untersuchung HU1BL und HU1KL: Präventionsstrategien des
Störungsmanagements 222
2.6.3.4 Untersuchung HU2BL und HU2KL: Reaktionsstrategien des
Störungsmanagements 222
Teil III Auswertung der Simulationsexperimente und Diskussion der Ergebnisse 225
1 Vorgehen 225
2 Untersuchung VU1BL: Parametrisierung des lokalen Suchverfahrens 226
2.1 Zusammenhänge zwischen den untersuchten Faktoren und erfassten
Kenngrößen 226
2.1.1 Überblick über die erhobenen Daten 226
2.1.2 Auswirkungen auf den Anteil der Rüstzeit iß an der Gesamtkapazität.... 229
2.1.3 Auswirkungen auf die mittlere Überschreitung Kder
Mindestverweildauern von Aufträgen im Produktionssystem 230
2.1.4 Auswirkungen auf die Planungsinstabilität rj 231
2.1.5 Zusammenfassung der Ergebnisse 232
2.2 Verbesserungsmöglichkeiten einer bestehenden Systemkonfiguration 234
3 Untersuchung VU2BL: Wirkung verschiedener Zielsetzungen und
Einplanungsstrategien bei der Erstellung der Maschinenbelegungspläne 238
3.1 Zusammenhänge zwischen den untersuchten Faktoren und erfassten
Kenngrößen 238
3.1.1 Überblick über die erhobenen Daten 238
3.1.2 Auswirkungen auf den Anteil der Rüstzeit V an der Gesamtkapazität.... 241
3.1.3 Auswirkungen auf die mittlere Überschreitung V der
Mindestverweildauern von Aufträgen im Produktionssystem 243
3.1.4 Auswirkungen auf die Planungsinstabilität rj 244
3.1.5 Auswirkungen auf die Planungsinstabilität if 245
3.1.6 Zusammenfassung der Ergebnisse 246
XIII
3.2 Veibesserungsmöglichkeiten einer bestehenden Systemkonfiguration 247
3.2.1 Überblick über die Ergebnisse 248
3.2.2 Verbesserungsmöglichkeiten des Anteils der Rüstzeit l/ an der
Gesamtkapazität 250
3.2.3 Verbesserungsmöglichkeiten der mittleren Überschreitung Kder
Mindestverweildauern von Aufträgen im Produktionssystem 251
3.2.4 Verbesserungsmöglichkeiten des Instabilitätsmaßes tj 252
3.2.5 Verbesserungsmöglichkeiten des Instabilitätsmaßes rf 253
3.2.6 Vergleich der Wirkung von Faktorstufenveränderungen auf
verschiedene Kenngrößen 254
3.2.7 Verbesserungsmöglichkeiten bei einer Gesamtkenngröße 254
3.2.8 Zusammenfassung der Ergebnisse 255
4 Untersuchung HU1BL: Präventionsstrategien des Störungsmanagements 256
4.1 Zusammenhänge zwischen den untersuchten Faktoren und erfassten
Kenngrößen 256
4.2 Zusammenfassung der Ergebnisse 259
4.3 Verbesserungsmöglichkeiten einer bestehenden Systemkonfiguration 260
4.3.1 Überblick über die Ergebnisse 260
4.3.2 Verbesserungsmöglichkeiten des Rüstzeitanteils iß an der
Gesamtkapazität 262
4.3.3 Verbesserungsmöglichkeiten der mittleren Überschreitung V der
Mindestverweildauern von Aufträgen im Produktionssystem 263
4.3.4 Verbesserungsmöglichkeiten des Instabilitätsmaßes rj 264
4.3.5 Verbesserungsmöglichkeiten des Instabilitätsmaßes rf 265
4.3.6 Vergleich der Wirkung von Faktorstufenveränderungen auf
verschiedene Kenngrößen 266
4.3.7 Verbesserungsmöglichkeiten bei einer Gesamtkenngröße 266
4.3.8 Zusammenfassung der Ergebnisse 268
5 Untersuchung HU2BL: Reaktionsstrategien des Störungsmanagements 268
5.1 Zusammenhänge zwischen den untersuchten Faktoren und erfassten
Kenngrößen 268
5.1.1 Überblick über die erhobenen Daten 268
5.1.2 Auswirkungen auf den Anteil der Rüstzeit lf an der Gesamtkapazität.... 274
5.1.3 Auswirkungen auf die mittlere Überschreitung V der
Mindestverweildauern von Aufträgen im Produktionssystem 275
5.1.4 Auswirkungen auf die Planungsinstabilität rj 277
5.1.5 Auswirkungen auf die Planungsinstabilität rf 278
5.1.6 Zusammenfassung der Ergebnisse 278
XIV
5.2 Verbesserungsmöglichkeiten einer bestehenden Systemkonfiguration 280
5.2.1 Verbesserungsmöglichkeiten des Anteils der Rüstzeit ü an der
Gesamtkapazität 283
5.2.2 Verbesserungsmöglichkeiten der mittleren Überschreitung V der
Mindestverweildauern von Aufträgen im Produktionssystem 284
5.2.3 Verbesserungsmöglichkeiten des Instabilitätsmaßes rj 285
5.2.4 Verbesserungsmöglichkeiten des Instabilitätsmaßes tf 286
5.2.5 Vergleich der Wirkung von Faktorstufenveränderungen auf
verschiedene Kenngrößen 287
5.2.6 Verbesserungsmöglichkeiten bei einer Gesamtkenngröße 288
5.2.7 Zusammenfassung der Ergebnisse 289
6 Zusammenfassung der Untersuchungen zum Produktionssystem vom Typ BL 290
7 Untersuchung HU1KL: Präventionsstrategien des Störungsmanagements 291
8 Untersuchung HU2KL: Reaktionsstrategien des Störungsmanagements 295
Schlussbetrachtung 301
Anhang 307
1 Literaturübersicht über Simulationsstudien zur Ablaufplanung bei
Zufallseinflüssen 309
2 Anhang zur Untersuchung VU1BL 321
3 Anhang zur Untersuchung VU2BL 329
4 Anhang zur Untersuchung HUI BL 336
5 Anhang zur Untersuchung HU2BL 340
Literaturverzeichnis 351
Stichwortverzeichnis 389
XV
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1-1: Das Produktionssystem als Subsystem der Unternehmung 4
Abbildung 1-2: Regelung der Produktionsdurchfiihrung 12
Abbildung 1-3: Maschinen- bzw. auftragsorientiertes Gantt-Diagramm 15
Abbildung 1-4: Übersicht über Verfahren zur Lösung von Ablaufblanungs-
problemen 22
Abbildung 1-5: Algorithmus Steepest Descent Search 32
Abbildung 1-6: Ansätze zur Kodierung einer Lösung 33
Abbildung 1-7: Algorithmus Simulated Annealing 36
Abbildung 1-8: Algorithmus Threshold Accepting 38
Abbildung 1-9: Vorgehen eines Genetischen Algorithmus 39
Abbildung I-10: Ein-Punkt-Crossover zweier Strings 40
Abbildung 1-11: Zeitliche Bereiche in einem Maschinenbelegungsplan 56
Abbildung 1-12: Beispiel einer Lebensdauerverteilung 74
Abbildung 1-13: Beispielhafter Verlauf der Ausfallrate 75
Abbildung 1-14: Strategien des Störungsmanagements 79
Abbildung 1-15: Regelkreise des Störungsmanagements 89
Abbildung II-1: Schritte einer Simulationsstudie 104
Abbildung II-2: Die Elemente und der Material- und Informationsfluss des Simulati¬
onsmodells 106
Abbildung II-3: Zeitliche Lage und Vergleichszeiträume von Plänen 122
Abbildung II-4: Beispiel zweier aufeinander folgend erstellter Maschinenbelegungs¬
pläne 125
Abbildung II-5: Zeitbestandteile zweier aufeinander folgend erstellter Maschinen¬
belegungspläne 127
Abbildung II-6: Zusammenhang zwischen Toleranzgrenze, Verschiebezeitpunkt und
Verschieberichtung 132
Abbildung II-7: Beispiel zweier aufeinander folgend erstellter Maschinenbelegungs¬
pläne 135
Abbildung II-8: Materialfluss im simulierten Produktionssystem 140
Abbildung II-9a: Zulässige Reihenfolgebeziehungen bei dem Produktionssystem vom
TypBL 142
Abbildung II-9b: Zulässige Reihenfolgebeziehungen bei dem Produktionssystem vom
Typ KL 142
Abbildung 11-10: Ausgewählte Funktionsverläufe der Dichte der Betaverteilung 145
Abbildung 11-11: Zeitliche Abfolge eintretender Ereignisse 150
Abbildung II-12a: Maschinenbelegungsplan unmittelbar vor der Reaktion auf den
Eingang des Eilauftrags E6 153
XVII
Abbildung II-12b: Reaktion auf den Eingang des Eilauftrags E6 gemäß Strategie El 153
Abbildung II-12c: Reaktion auf den Eingang des Eilauftrags E6 gemäß Strategie E2 154
Abbildung II-13a: Maschinenbelegungsplan unmittelbar vor dem Eintritt eines
Maschinenausfalls (BL) 156
Abbildung II-13b: Reaktion auf den Maschinenausfall S gemäß Strategie Sl (BL) 156
Abbildung II-13c: Reaktion auf den Maschinenausfall S gemäß Strategie S2 (BL) 156
Abbildung II-13d: Reaktion auf den Maschinenausfall S gemäß Strategie S3 (BL) 157
Abbildung II-14a: Durchzuführende Schritte bei den Strategien AI und A2 im
Zusammenhang mit dem Eingang neuer Normalaufträge 159
Abbildung II-14b: Durchzuführende Schritte bei den Strategien El und E2 im
Zusammenhang mit dem Eingang eines Eilauftrags 159
Abbildung II-14c: Durchzuführende Schritte bei den Strategien Sl, S2 und S3 im
Zusammenhang mit dem Eintritt eines Maschinenausfalls 160
Abbildung II-15: Repräsentation einer Lösung durch die Kodierungsarten A, B und C.... 162
Abbildung II-16: Schritte der Erstellung und Verbesserung eines Maschinenbele¬
gungsplans 167
Abbildung H-17a: Maschinenbelegungsplan vor einer Neuplanung 168
Abbildung II-17b: Schnittufer nach Lösen der bestehenden Planvorgaben 168
Abbildung 11-18: Schritte zur Generierung eines Belegungsplans (GB) 171
Abbildung 11-19: Mutationsschritt des Reihenfolgevektors der Aufträge 175
Abbildung H-20a: Bewertung der Lösung F(f) gegenüber F(f bes ) (Blbest) 176
Abbildung II-20b: Bewertung der Lösung F(f) gegenüber F(fgbes ) (Bgbest) 176
Abbildung II-21: Bestehender Maschinenbelegungsplan vor der Neuplanung zum
Zeitpunkt t= Q 178
Abbildung 11-22: Maschinenbelegung nach der Neuplanung zum Zeitpunkt f=10 179
Abbildung 11-23: Maschinenbelegung nach der Neuplanung zum Zeitpunkt =20 180
Abbildung 11-24: Maschinenbelegung nach der Neuplanung zum Zeitpunkt *=30 182
Abbildung 11-25: Maschinenbelegung nach der Planänderung aufgrund des Eintritts
eines Maschinenausfalls zum Zeitpunkt f=33 183
Abbildung 11-26: Maschinenbelegung nach der Planänderung aufgrund des Eingangs
eines Eilauftrags zum Zeitpunkt =34 184
Abbildung 11-27: Maschinenbelegung vor der Neuplanung zum Zeitpunkt r=40 185
Abbildung 11-28: Kenngrößenverläufe während der Durchführung eines Simulations¬
laufes 189
Abbildung 11-29: Ausgabe von Maschinenbelegungsplänen an zwei aufeinander
folgenden Zeitpunkten 190
Abbildung H-30: Beispiel für die Durchführung einer Simulationsstudie mit zwei
Replikationen 195
Abbildung ü-31: Ermittlung gleitender Mittelwerte 197
Abbildung II-32a: Einfluss nur von A 201
xvin
Abbildung U-32b: Einfluss nur von B 202
Abbildung ü-32c: Einfluss von A und B, keine Interaktionen 202
Abbildung II-32d: Einfluss von A und B im Falle bestehender Interaktionen 202
Abbildung III-1 a: Mittelwerte der Anteile der Rüstzeit iß an der Gesamtkapazität in
Abhängigkeit der untersuchten Faktorstufenkombinationen [-] 227
Abbildung Ill-lb: Mittelwerte der mittleren Überschreitungen V er Mindestverweil¬
dauern von Aufträgen im Produktionssystem in Abhängigkeit der
untersuchten Faktorstufenkombinationen [ZE] 228
Abbildung III-lc: Mittelwerte des Instabilitätsmaßes rj in Abhängigkeit der untersuch¬
ten Faktorstufenkombinationen [-] 228
Abbildung III-2a: Mittelwerte der Anteile der Rüstzeit iß an der Gesamtkapazität in
Abhängigkeit der untersuchten Faktorstufenkombinationen [-] 239
Abbildung III-2b: Mittelwerte der mittleren Überschreitungen Kder Mindestverweil-
dauern von Aufträgen im Produktionssystem in Abhängigkeit der
untersuchten Faktorstufenkombinationen [ZE] 239
Abbildung Iü-2c: Mittelwerte des Instabilitätsmaßes r/ in Abhängigkeit der untersuch¬
ten Faktorstufenkombinationen [-] 240
Abbildung III-2d: Mittelwerte des Instabilitätsmaßes rf in Abhängigkeit der
untersuchten Faktorstufenkombinationen [-] 240
Abbildung III-3a: Veränderungen der Kenngrößen iß, V, rj und rf gegenüber der
Ausgangskonfiguration [%] 249
Abbildung III-3b: Werte der Gesamtkenngrößen RIV, 3RIV, R3IV und RI3 V in Abhän¬
gigkeit der untersuchten Faktorstufenkombinationen [%] 250
Abbildung III-4a: Mittelwerte der Anteile der Rüstzeit iß an der Gesamtkapazität in
Abhängigkeit der untersuchten Faktorstufenkombinationen [-] 257
Abbildimg III-4b: Mittelwerte der mittleren Überschreitungen V der Mindestverweil¬
dauern von Aufträgen im Produktionssystem in Abhängigkeit der
untersuchten Faktorstufenkombinationen [ZE] 257
Abbildung III-4c: Mittelwerte des Instabilitätsmaßes r} in Abhängigkeit der untersuch¬
ten Faktorstufenkombinationen [-] 257
Abbildung III-4d: Mittelwerte des Instabilitätsmaßes rf in Abhängigkeit der
untersuchten Faktorstufenkombinationen [-] 258
Abbildung III-5a: Veränderungen der Kenngrößen iß, V, 77 und rf gegenüber der
Ausgangskonfiguration [%] 261
Abbildung HI-5b: Werte der Gesamtkenngrößen RIV, 3RIV, R3IV und R13 V in Abhän¬
gigkeit der untersuchten Faktorstufenkombinationen [%] 262
Abbildung III-6a: Mittelwerte der Anteile der Rüstzeit iß an der Gesamtkapazität in
Abhängigkeit der untersuchten Faktorstufenkombinationen [-] 270
Abbildung III-6b: Mittelwerte der mittleren Überschreitungen V der Mindestverweil¬
dauern von Aufträgen im Produktionssystem in Abhängigkeit der
untersuchten Faktorstufenkombinationen [ZE] 271
XDC
Abbildung III-6c: Mittelwerte des Instabilitätsmaßes 77 in Abhängigkeit der untersuch¬
ten Faktorstufenkombinationen [-] 272
Abbildung III-6d: Mittelwerte des Instabilitätsmaßes rf in Abhängigkeit der
untersuchten Faktorstufenkombinationen [-] 273
Abbildung III-7a: Veränderungen der Kenngrößen iß, V, 77 und if in Abhängigkeit
der untersuchten Faktorstufenkombinationen [%] 281
Abbildung III-7b: Werte der Gesamtkenngrößen RIV, 3RIV, R3IV und RI3 V gegenüber
der Ausgangskonfiguration [%] 282
Abbildung III-8a: Mittelwerte der Anteile der Rüstzeit iß an der Gesamtkapazität in
Abhängigkeit der untersuchten Faktorstufenkombinationen [-] 292
Abbildung III-8b: Mittelwerte der mittleren Überschreitungen Kder Mindestverweil¬
dauern von Aufträgen im Produktionssystem in Abhängigkeit der
untersuchten Faktorstufenkombinationen [ZE] 293
Abbildung III-8c: Mittelwerte des Instabilitätsmaßes 77 in Abhängigkeit der untersuch¬
ten Faktorstufenkombinationen [-] 293
Abbildung III-8d: Mittelwerte des Instabilitätsmaßes rf in Abhängigkeit der unter¬
suchten Faktorstufenkombinationen [-] 294
Abbildung III-9a: Mittelwerte der Anteile der Rüstzeit iß an der Gesamtkapazität in
Abhängigkeit der untersuchten Faktorstufenkombinationen [-] 296
Abbildung III-9b: Mittelwerte der mittleren Überschreitungen Kder Mindestverweil¬
dauern von Aufträgen im Produktionssystem in Abhängigkeit der
untersuchten Faktorstufenkombinationen [ZE] 297
Abbildung III-9c: Mittelwerte des Instabilitätsmaßes 77 in Abhängigkeit der untersuch¬
ten Faktorstufenkombinationen [-] 298
Abbildung III-9d: Mittelwerte des Instabilitätsmaßes rf in Abhängigkeit der unter¬
suchten Faktorstufenkombinationen [-] 299
XX
Tabellenverzeichnis
Tabelle I-la: Prioritätsregeln: Zufallsauswahl einer Operation 27
Tabelle I-lb: Prioritätsregeln: Auswahl einer Operation in Abhängigkeit des Auf¬
tragsdurchlaufs 28
Tabelle I-1 c: Prioritätsregeln: Auswahl einer Operation in Abhängigkeit von Fertig¬
stellungsterminen 28
Tabelle I-ld: Prioritätsregel: Auswahl einer Operation in Abhängigkeit des Wertes 28
Tabelle I-le: Prioritätsregeln: Auswahl einer Operation in Abhängigkeit verschiede¬
ner Zeitgrößen 29
Tabelle 1-2: Ursachen und Erscheinungsformen verschiedener Störungsarten 72
Tabelle 1-3: Verteilungen für ausgewählte Ausfallarten von Maschinenelementen 77
Tabelle II-1: Reaktionen auf den Eingang eines Normalauftrags und das Erreichen
eines Zeitpunktes für die Neuplanung 151
Tabelle II-2: Reaktionen auf den Eingang eines Eilauftrags 152
Tabelle II-3: Reaktionen auf den Eintritt eines Maschinenausfalls 154
Tabelle II-4: Zusammenhänge zwischen der Ereignisart, der Reaktionsstrategie und
dem Umfang der Planänderung 158
Tabelle II-5: Ereignisse des betrachteten Beispiels und die Reaktion auf ihr Eintreten ... 178
Tabelle II-6: Daten der Aufträge, die in t=lO bereits im Plan enthalten waren 178
Tabelle II-7: Daten der Aufträge, die zwischen r=0 und t= 10 eingegangen sind 179
Tabelle II-8: Daten der Aufträge, die zwischen /=10 und /=20 eingegangen sind 180
Tabelle II-9: Veränderungen des Maschinenbelegungsplans im Vergleichszeitraum
von /=20 bis f=30 180
Tabelle 11-10: Für das Zeitintervall von f=20 bis /=30 erhobene Kenngrößen t/und if... 181
Tabelle II-l 1: Mittlere Überschreitung Pder Mindestverweildauern der Aufträge, die
im Zeitraum von t=20 bis r=30 fertig gestellt wurden 181
Tabelle 11-12: Instabilitätsmaße rj und rf für den Zeitraum von t=20 bis /=30 181
Tabelle II-l 3: Daten der Aufträge, die zwischen r=20 und r=30 eingegangen sind 182
Tabelle 11-14: Veränderungen des Maschinenbelegungsplans im Vergleichszeitraum
von 1=30 bis t=40 182
Tabelle II-l5: Daten eines Maschinenausfalls, der im Zeitpunkt f=33 eingetreten ist 183
Tabelle II-l 6: Veränderungen des Maschinenbelegungsplans im Vergleichszeitraum
von r=33 bis /=43 183
Tabelle 11-17: Daten eines Eilauftrags, der zum Zeitpunkt r=34 eingegangen ist 184
Tabelle II-18: Veränderungen des Maschinenbelegungsplans im Vergleichszeitraum
von /=34 bis 1=44 184
Tabelle 11-19: Kenngrößen U und if für den Zeitraum von f=30 bis r=40 185
XXI
Tabelle 11-20: Mittlere Überschreitung Kder Mindestverweildauern der Aufträge, die
im Zeitraum von r=30 bis t=40 fertig gestellt wurden 185
Tabelle 11-21: Instabilitätsmaße ^und rf für den Zeitraum von 1=30 bis /=40 186
Tabelle 11-22: Klassifizierung von Simulatoren 186
Tabelle 11-23: Repräsentation der Zeit in den durchgeführten Simulationsstudien 214
Tabelle 11-24: Werte der Parameter, die den Ablauf der durchgeführten Simulations¬
studien kennzeichnen 214
Tabelle 11-25: Parameter des Produktionssystems und des lokalen Suchverfahrens zur
Erstellung von Maschinenbelegungsplänen 215
Tabelle 11-26: Erwartete Auftragsmengen Df für die Produkte z [ME] 215
Tabelle 11-27: Werte der Parameter zur Beschreibung der Auftragseingänge 216
Tabelle 11-28: Werte der Kapazitätsverzehrkoeffizienten a„, für jeweils alle Maschi¬
nen i der Produktionsstufen 5=1,2,3 [ZE/ME] 216
Tabellen II-29a - f: Rüstzeiten £,, in den Produktionssystemen vom Typ BL und KL
auf jeweils allen Maschinen i der Produktionsstufen 5=1,2,3 beim
Wechsel von z* nach z[ZE] 217
Tabelle II-30: Erwartete Ausfalldauern ,f der Maschinen i der zweiten Produktiöns- stufe [ZE] 218
Tabelle II-31: Werte der Parameter zur Beschreibung der Maschinenausfalle 218
Tabelle 11-32: Reaktionen auf eintretende Ereignisse 218
Tabelle 11-33: Art, Zweck und Bezeichnung der Untersuchungen 219
Tabelle II-34: Faktoren und Faktorstufen der Untersuchungen zur Parametrisierung des lokalen Suchverfahrens für die Produktionssysteme vom Typ BL
undKL 220
Tabelle 11-35: Faktoren und Faktorstufen für die Untersuchungen verschiedener Ziel¬
setzungen und Einplanungsstrategien bei der Erstellung von Maschi¬
nenbelegungsplänen für die Produktionssysteme vom Typ BL und KL 221
Tabelle 11-36: Faktoren und Faktorstufen für die Analyse verschiedener Präventions¬
strategien für die Produktionssysteme vom Typ BL und KL 222
Tabelle 11-37: Faktoren und Faktorstufen für die Analyse verschiedener Reaktionsstra¬
tegien für die Produktionssysteme vom Typ BL und KL 223
Tabelle III-l: Übersicht über die untersuchten Faktoren 227
Tabelle III-2: Faktoren, deren Variation die erhobenen Kenng^öß«, deunich beein- ss 233
Tabelle III-3: Faktorstufen der Ausgangskonfiguration. 234
Tabelle .11-4: Maximale Verbesserungen und Antei.e der maximalen Verbesserungen
SteenTv!] enKe ngrÖßeninAbhän^eitder versuchte:
Tabelle IH-5: Übersicht über die untersuchten Faktoren 238
TabeUe 1.1-6: Fakten, deren Variation die erhobenen taÜ ^ 246
XXII
Tabelle III-7: Faktorstufen der Ausgangskonfiguration 248
Tabelle III-8: Maximale Verbesserungen und Anteile der maximalen Verbesserungen
des Anteils der Rüstzeit lf an der Gesamtkapazität in Abhängigkeit der
untersuchten Faktoren [%] 251
Tabelle III-9: Maximale Verbesserungen und Anteile der maximalen Verbesserungen
der mittleren Überschreitung ^der Mindestverweildauern von Aufträ¬
gen im Produktionssystem in Abhängigkeit der untersuchten Faktoren
[%] 252
Tabelle III-10: Maximale Verbesserungen und Anteile der maximalen Verbesserungen
des Instabilitätsmaßes rj in Abhängigkeit der untersuchten Faktoren [%]... 253
Tabelle III-l 1: Maximale Verbesserungen und Anteile der maximalen Verbesserungen
des Instabilitätsmaßes rf in Abhängigkeit der untersuchten Faktoren
[%] 253
Tabelle III-12: Maximale Verbesserungen und Anteile der maximalen Verbesserungen
gemäß der Gesamtkenngröße RIV in Abhängigkeit der untersuchten
Faktoren [%] 255
Tabelle 111-13: Übersicht über die untersuchten Faktoren 256
Tabelle III-14: Faktoren, deren Variation die erhobenen Kenngrößen deutlich beein-
flusste 259
Tabelle 111-15: Faktorstufen der Ausgangskonfiguration 260
Tabelle III-16: Maximale Verbesserungen und Anteile der maximalen Verbesserungen
des Anteils der Rüstzeit U an der Gesamtkapazität in Abhängigkeit der
untersuchten Faktoren [%] 263
Tabelle III-17: Maximale Verbesserungen und Anteile der maximalen Verbesserungen
der mittleren Überschreitung f der Mindestverweildauem von Aufträ¬
gen im Produktionssystem in Abhängigkeit der untersuchten Faktoren
[%] 264
Tabelle III-18: Maximale Verbesserungen und Anteile der maximalen Verbesserungen
des Instabilitätsmaßes rj in Abhängigkeit der untersuchten Faktoren [%]... 265
Tabelle III-19: Maximale Verbesserungen und Anteile der maximalen Verbesserungen
des Instabilitätsmaßes rf in Abhängigkeit der untersuchten Faktoren
[%] 266
Tabelle 111-20: Maximale Verbesserungen und Anteile der maximalen Verbesserungen
gemäß der Gesamtkenngröße RIV in Abhängigkeit der untersuchten
Faktoren [%] 267
Tabelle 111-21: Übersicht über die untersuchten Faktoren 269
Tabelle 111-22: Faktoren, deren Variation die erhobenen Kenngrößen deutlich beein-
flusste 279
Tabelle 111-23: Faktorstufen der Ausgangskonfiguration 281
Tabelle IU-24: Maximale Verbesserungen und Anteile der maximalen Verbesserungen
des Anteils der Rüstzeit iß an der Gesamtkapazität in Abhängigkeit der
untersuchten Faktoren [%] 283
XXIII
Tabelle 111-25: Maximale Verbesserungen und Anteile der maximalen Verbesserungen
der mittleren Überschreitung Kder Mindestverweildauern von Aufträ¬
gen im Produktionssystem in Abhängigkeit der untersuchten Faktoren
[%] 284
Tabelle 111-26: Maximale Verbesserungen und Anteile der maximalen Verbesserungen
des Instabilitätsmaßes rj in Abhängigkeit der untersuchten Faktoren [%]... 285
Tabelle IÜ-27: Maximale Verbesserungen und Anteile der maximalen Verbesserungen
des Instabilitätsmaßes rf in Abhängigkeit der untersuchten Faktoren
[%] 286
Tabelle 111-28: Maximale Verbesserungen und Anteile der maximalen Verbesserungen
gemäß der Gesamtkenngröße RlV va. Abhängigkeit der untersuchten
Faktoren [%] 288
Tabelle 111-29: Bei den Untersuchungen HU1BL und HU2BL maximal erzielte Verbes¬
serungen gegenüber der Ausgangskonfiguration [%] 290
Tabelle ffl-30: Übersicht über die untersuchten Faktoren 292
Tabelle III-31: Faktoren, deren Variation die erhobenen Kenngrößen deutlich beein-
flusste 295
Tabelle 111-32: Übersicht über die untersuchten Faktoren 295
Tabelle 111-33: Faktoren, deren Variation die erhobenen Kenngrößen deutlich beein-
flusste 300
Tabelle A-1: Simulationsstudien, in denen die Ablaufplanung unter dem Einfluss von
Zufallsereignissen betrachtet wird 309
Tabelle A-2: Signifikanz des Einflusses einzelner Faktoren sowie von Interaktions¬
effekten 321
Tabelle A-3: Randmittel der Faktorstufen 321
Tabelle A^a: Einfluss der Faktoren F12 und F13 auf if und Rangfolge ihrer Stufen 322
Tabelle A-4b: Einfluss des Faktors F7 auf if und Rangfolge seiner Stufen 322
Tabelle A-4c: Einfluss der Faktoren F12 und F13 auf Kund Rangfolge ihrer Stufen 323
Tabelle A-4d: Einfluss des Faktors F7 auf Kund Rangfolge seiner Stufen 323
Tabelle A-4e: Einfluss der Faktoren F12 und F13 auf ^und Rangfolge ihrer Stufen 324
Tabelle A-4f: Einfluss des Faktors F7 auf 7 und Rangfolge seiner Stufen 324
Tabelle A-5: Veränderungen der untersuchten Einzelkenngrößen gegenüber der
Ausgangskonfiguration und Werte der Gesamtkenngrößen [%] 325
Tabelle A-6: Signifikanz des Einflusses einzelner Faktoren sowie von Interaktions¬
effekten 329
Tabelle A-7: Randmittel der Faktorstufen ....329
Tabelle A-8a: Einfluss des Faktors F7 auf if und Rangfolge seiner Stufen . 330
Tabelle A-8b: Einfluss des Faktors F6 auf if und Rangfolge seiner Stufen 330
Tabelle A-8c: Einfluss des Faktors F7 auf Kund Rangfolge seiner Stufen 331
Tabelle A-8d: Einfluss des Faktors F6 auf Kund Rangfolge seiner Stufen 331
Tabelle A-8e: Einfluss des Faktors F7 auf 17 und Rangfolge seiner Stufen 332
xxrv
Tabelle A-8f: Einfluss des Faktors F6 auf rj und Rangfolge seiner Stufen 332
Tabelle A-8g: Einfluss des Faktors F7 auf z^und Rangfolge seiner Stufen 333
Tabelle A-8h: Einfluss des Faktors F6 auf tf und Rangfolge seiner Stufen 333
Tabelle A-9: Veränderungen des Anteils der Rüstzeit iß an der Gesamtkapazität
gegenüber der Ausgangskonfiguration [%] 334
Tabelle A-10: Veränderungen der mittleren Überschreitung V der Mindestverweildau¬
ern von Aufträgen im Produktionssystem gegenüber der Ausgangskon¬
figuration [%] 334
Tabelle A-11: Veränderungen des Instabilitätsmaßes rj gegenüber der Ausgangskonfi¬
guration [%] 334
Tabelle A-12: Veränderungen des Instabilitätsmaßes if gegenüber der Ausgangskon¬
figuration [%] 334
Tabelle A-13: Werte der Gesamtkenngröße RIV in Abhängigkeit der untersuchten
Faktorstufenkombinationen [%] 335
Tabelle A-14: Werte der Gesamtkenngröße 3RIV in Abhängigkeit der untersuchten
Faktorstufenkombinationen [%] 335
Tabelle A-15: Werte der Gesamtkenngröße R3IV m Abhängigkeit der untersuchten
Faktorstufenkombinationen [%] 335
Tabelle A-16: Werte der Gesamtkenngröße RI3 V in Abhängigkeit der untersuchten
Faktorstufenkombinationen [%] 335
Tabelle A-l 7: Signifikanz des Einflusses einzelner Faktoren sowie von Interaktions¬
effekten 336
Tabelle A-18: Randmittel der Faktorstufen 336
Tabelle A-19: Einfluss der Faktoren Fl, F2, F3 sowie F4 auf iß, V, 7 und if und
Rangfolge ihrer Stufen 337
Tabelle A-20: Veränderungen des Anteils der Rüstzeit iß an der Gesamtkapazität
gegenüber der Ausgangskonfiguration [%] 338
Tabelle A-21: Veränderungen der mittleren Überschreitung V der Mindestverweildau¬
ern von Aufträgen im Produktionssystem gegenüber der Ausgangskon¬
figuration [%] 338
Tabelle A-22: Veränderungen des Instabilitätsmaßes rj gegenüber der Ausgangskonfi¬
guration [%] 338
Tabelle A-23: Veränderungen des Instabilitätsmaßes rf gegenüber der Ausgangskon¬
figuration [%] 338
Tabelle A-24: Werte der Gesamtkenngröße RIV in Abhängigkeit der untersuchten
Faktorstufenkombinationen [%] 339
Tabelle A-25: Werte der Gesamtkenngröße 3RIV in Abhängigkeit der untersuchten
Faktorstufenkombinationen [%] 339
Tabelle A-26: Werte der Gesamtkenngröße R3IV in Abhängigkeit der untersuchten
Faktorstufenkombinationen [%] 339
XXV
Tabelle A-27: Werte der Gesamtkenngröße R13 V in Abhängigkeit der untersuchten
Faktorstufenkombinationen [%] 339
Tabelle A-28: Signifikanz des Einflusses einzelner Faktoren sowie von Interaktions¬
effekten 340
Tabelle A-29: Randmittel der Faktorstufen 341
Tabelle A-30a: Einfluss der Faktoren Fl und F6 auf iß und Rangfolge ihrer Stufen 342
Tabelle A-30b: Einfluss der Faktoren Fl und F9a auf iß und Rangfolge ihrer Stufen 342
Tabelle A-30c: Einfluss der Faktoren Fl und F6 auf Fund Rangfolge ihrer Stufen 343
Tabelle A-30d: Einfluss der Faktoren Fl und F9a auf Kund Rangfolge ihrer Stufen 343
Tabelle A-30e: Einfluss der Faktoren Fl und F6 auf t] und Rangfolge ihrer Stufen 344
Tabelle A-30f: Einfluss der Faktoren Fl und F9a auf n und Rangfolge ihrer Stufen 344
Tabelle A-30g: Einfluss der Faktoren Fl und F6 auf rf und Rangfolge ihrer Stufen 345
Tabelle A-30h: Einfluss der Faktoren Fl und F9a auf rf und Rangfolge ihrer Stufen 345
Tabelle A-31: Veränderungen des Anteils der Rüstzeit if an der Gesamtkapazität
gegenüber der Ausgangskonfiguration [%] 346
Tabelle A-32: Veränderungen der mittleren Überschreitung Kder Mindestverweildau¬
ern von Aufträgen im Produktionssystem gegenüber der Ausgangskon¬
figuration [%] 346
Tabelle A-33: Veränderungen des Instabilitätsmaßes rj gegenüber der Ausgangskonfi¬
guration [%] 347
Tabelle A-34: Veränderungen des Instabilitätsmaßes rf gegenüber der Ausgangskon¬
figuration [%] 347
Tabelle A-35: Werte der Gesamtkenngröße Ä/Fin Abhängigkeit der untersuchten
Faktorstufenkombinationen [%] 348
Tabelle A-36: Werte der Gesamtkenngröße 3R1V in Abhängigkeit der untersuchten
Faktorstufenkombinationen [%] 348
Tabelle A-37: Werte der Gesamtkenngröße R3IVin Abhängigkeit der untersuchten
Faktorstufenkombinationen [%] 349
Tabelle A-38: Werte der Gesamtkenngröße RI3Vin Abhängigkeit der untersuchten
Faktorstufenkombinationen [%] 349
XXVI
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