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Integrierte Optimierung der Losgrößen- und Instandhaltungsplanung bei industrieller Sachgüterproduktion

AutorSteffen Kasper
VerlagSpringer Gabler
Erscheinungsjahr2015
Seitenanzahl279 Seiten
ISBN9783658120009
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis46,99 EUR

Steffen Kasper entwickelt ein integriertes Optimierungsmodell für die Planung von Losgrößen und Instandhaltung in der industriellen Sachgüterproduktion. Dieses ermöglicht, die zur Verfügung stehende Kapazität der Ressourcen eines Produktionssystems besser auszunutzen. Potenziale der integrierten Planung sind unter anderem Verfügbarkeitsgewinne, Rückgang der Ausfallfolgekosten, höhere Liefertermintreue, niedrigere Kosten der Instandhaltung und bessere Planbarkeit der Instandhaltungsressourcen. Zudem konzipiert der Autor  innerhalb des Modellteils zur Losgrößenplanung Rüstklassen, welche die Komplexität des entwickelten Entscheidungsmodells deutlich reduzieren. Abschließend wendet Kasper das entwickelte Optimierungsmodell in einem Fall an und beleuchtet die möglichen Potenziale im Praxisfall unter deterministischen Rahmenbedingungen. 



Steffen Kasper promovierte als wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Prof. Dr. Stefan Helber am Institut für Produktionswirtschaft an der Leibniz Universität Hannover.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis7
Abbildungsverzeichnis11
Tabellenverzeichnis15
Algorithmenverzeichnis18
Abkürzungsverzeichnis19
1 Einleitung20
1.1 Gegenstand der Arbeit20
1.2 Gang der Untersuchung21
2 Losgrößen- und Instandhaltungsplanung in der Sachgüterindustrie24
2.1 Grundlagen der Losgrößen- und Instandhaltungsplanung24
2.1.1 Kennzeichnung der Losgrößenplanung innerhalb der Produktionsplanung24
2.1.2 Kennzeichnung der Instandhaltungsplanung29
2.2 Detaillierte Untersuchung eines Anwendungsfalls bei einem Automobilzulieferer32
2.2.1 Vorbemerkung zur Datenerhebung und -darstellung32
2.2.2 Beschreibung des zugrunde liegenden Produkts, des Produktionsprozesses sowie der Losgrößenplanung33
2.2.3 Darstellung der Instandhaltung und Analyse des Ausfallverhaltens des betrachteten Produktionssegments38
2.2.4 Fazit43
2.3 Ausgewählte Entscheidungsmodelle der Losgrößen- und Instandhaltungsplanung44
2.3.1 Einführung zu formal-mathematischen Entscheidungsmodellen44
2.3.2 Grundmodelle der Losgrößenplanung44
2.3.3 Das Proportional Lot-Sizing and Scheduling Problem (PLSP)47
2.3.4 Kombinierte Entscheidungsmodelle der integrierten Losgrößen- und Instandhaltungsplanung51
2.3.5 Kritische Würdigung der bestehenden Ansätze und Definition der Forschungslücke55
3 Entwicklung eines Entscheidungsmodells zur Losgrößenplanung bei industrieller Sachgüterproduktion56
3.1 Generelle Überlegungen und Anforderungen56
3.2 Modellstufe I: Erweiterung des PLSP um Rüstklassen62
3.3 Erweiterung der Modellformulierung um periodenübergreifende Rüstvorgänge71
3.3.1 Flexibilität des Startzeitpunkts eines Rüstvorgangs innerhalb einer Planungsperiode71
3.3.2 Modellstufe II: Mehrperiodige Rüstvorgänge mit beschränkt-flexiblem Startzeitpunkt73
3.3.3 Modellstufe III: Einperiodige Rüstvorgänge mit flexiblem Startzeitpunkt79
3.4 Modellstufe IV: Erweiterung des PLSP um Rüstklassen und mehrperiodige Rüstvorgänge mit flexiblem Startzeitpunkt87
3.4.1 Zusätzliche Notation und Annahmen87
3.4.2 Das Proportional Lot-Sizing and Scheduling Problem with Setup Classes (PLSP-SC)91
3.4.3 Fallbeispiele des PLSP-SC97
4 Erweiterung des Entscheidungsmodells um die integrierte Optimierung der Losgrößen- und Instandhaltungsplanung102
4.1 Generelle Überlegungen und Anforderungen102
4.2 Modellstufe V: Integration der Instandhaltungsmaßnahmen in das PLSP-SC105
4.3 Modellstufe VI: Erweiterung des Entscheidungsmodells um den Rüstverlust bei Instandsetzung119
4.3.1 Zusätzliche Notation und Annahmen119
4.3.2 Das Proportional Lot-Sizing and Scheduling Problem with Setup Classes and Maintenance (PLSP-SC-M)126
4.3.3 Fallbeispiele des PSLP-SC-M131
4.4 Ausblick auf Erweiterungsmöglichkeiten des entwickelten Entscheidungsmodells134
4.5 Abschließendes Fazit137
5 Lösung des Optimierungsproblems zur integrierten Losgrößen- und Instandhaltungsplanung durch eine Fix&Optimize-Heuristik138
5.1 Einführung zu heuristischen Lösungsverfahren138
5.2 Vorstellung der Fix&Optimize-Heuristik140
5.3 Anpassung der Fix&Optimize-Heuristik auf das zugrunde liegende Optimierungsproblem145
5.3.1 Adaption der Dekompositionsstrategien145
5.3.2 Subprobleme und Untermengen147
5.3.3 Erstellen der Startlösung149
5.3.4 Verbesserungsverfahren150
6 Numerische Untersuchungen153
6.1 Numerische Untersuchung des PLSP-SC153
6.1.1 Versuchsaufbau und -durchführung153
6.1.2 Auswertung der Versuche157
6.2 Numerische Untersuchung des PLSP-SC-M172
6.2.1 Versuchsaufbau und -durchführung172
6.2.2 Auswertung der Versuche175
6.3 Numerische Untersuchung des Anwendungsfalls184
6.3.1 Versuchsaufbau und -durchführung184
6.3.2 Auswertung der Versuche191
7 Schlussbemerkungen199
7.1 Zusammenfassung199
7.2 Ausblick201
Literaturverzeichnis203
Anhang212
A Fallbeispiele zu den entwickelten Optimierungsmodellen213
A.1 Verwendete Rechenhard- und -software213
A.2 Fallbeispiele für das PLSP-SC213
A.3 Fallbeispiele für das PLSP-SC-M217
B Spezialfall von Produktion und Instandhaltung im PLSP-SC-M221
C Details zu den numerischen Untersuchungen223
C.1 PLSP-SC223
C.1.1 Testmodelle des PLSP-SC223
C.1.2 Struktur der Problemklassen231
C.1.3 Testinstanzen des PLSP-SC234
C.1.4 Berechnung der Ganzzahligkeitslücke der oberen und unteren Schranke sowie Glättung des Kurvenverlaufs240
C.1.5 Reduktion der Anzahl von Binärvariablen: Vergleich der Modellvarianten PLSP-SC-?st , PLSP-SC-?ikt und PLSP-SC-?skt243
C.1.6 Parameter der Fix&Optimize-Heuristik245
C.2 PLSP-SC-M247
C.2.1 Testmodell des PLSP-SC-M247
C.2.2 Testinstanzen des PLSP-SC-M252
C.3 Anwendungsfall258
C.3.1 Testmodell für den Anwendungsfall258
C.3.2 Testinstanz des Anwendungsfalls271
C.3.3 Parameter der Fix&Optimize-Heuristik274

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