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E-Book

Energieorientierte Walzprogrammplanung in der stahlerzeugenden Industrie

Konzeption, Modellierung und Lösung

AutorKaren Puttkammer
VerlagSpringer Gabler
Erscheinungsjahr2017
Seitenanzahl173 Seiten
ISBN9783658184988
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis39,99 EUR

Karen Puttkammer entwickelt ein neuartiges Optimierungsmodell sowie ein Lösungsverfahren, mit deren Hilfe Entscheidungsunterstützung für die energieorientierte Walzprogrammplanung geleistet wird. Es wird gezeigt, dass die Relevanz des Planungsproblems darin begründet liegt, dass der Warmwalzprozess auf klassischen Warmbreitbandstraßen durch einen hohen Energiebedarf zur Erwärmung der eingesetzten Brammen gekennzeichnet ist. Der Energiebedarf wird u.a. durch die Walzprogrammplanung beeinflusst, wobei dessen verursachungsgerechte Erfassung eine bislang ungelöste Herausforderung darstellte. Die Arbeit schließt mit Handlungsempfehlungen zur Implementierung des entwickelten Planungsansatzes in der Praxis.




Dr. Karen Puttkammer promovierte bei Prof. Dr. Thomas S. Spengler am Institut für Automobilwirtschaft und Industrielle Produktion der Technischen Universität Braunschweig.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Geleitwort6
Vorwort8
Inhaltsverzeichnis10
Abbildungsverzeichnis13
Tabellenverzeichnis14
Algorithmenverzeichnis16
Symbolverzeichnis17
Abkürzungsverzeichnis21
Einheitenverzeichnis22
1 Einleitung23
1.1 Ausgangslage und Problemstellung23
1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise26
2 Das Warmwalzen – ein energieintensiver Produktionsprozess im integrierten Hüttenwerk29
2.1 Produktionsprozesse der Stahlherstellung in integrierten Hüttenwerken29
2.2 Energiebetrachtung in integrierten Hüttenwerken34
2.3 Prozesscharakteristika des Warmwalzens39
2.3.1 Allgemeine Prozesscharakteristika des Warmwalzens39
2.3.2 Prozesscharakteristika der Brammenerwärmung41
2.3.3 Prozesscharakteristika des Walzens an der Fertigstraße44
2.4 Anforderungen an die energieorientierte Walzprogrammplanung46
3 Planungsansätze zur Walzprogrammplanung50
3.1 Einführung in die modellbasierte Planung50
3.2 Einstufige Planungsansätze – Das Hot strip mill scheduling problem52
3.3 Produktionsstufenübergreifenden Planungsansätze55
3.4 Kritische Analyse bestehender Planungsansätze58
4 Modellierung der energieorientierten Walzprogrammplanung65
4.1 Konzeption65
4.2 Annahmen68
4.3 Notation71
4.4 Mathematische Modellierung72
4.5 Strukturvalidierung des Formalmodells77
4.6 Klassifikation79
4.7 Anforderungen an Lösungsverfahren82
5 Entwicklung eines Lösungsverfahrens zur energieorientierten Walzprogrammplanung84
5.1 Auswahl eines Verfahrens zur Lösung der energieorientierten Walzprogrammplanung84
5.2 Eine GRASP?Heuristik zur Lösung der energieorientierten Walzprogrammplanung86
5.2.1 Konstruktionsverfahren86
5.2.2 Verbesserungsverfahren88
5.2.3 Vollständiges Lösungsverfahren92
5.3 Ableiten von Referenzwerten zur Evaluation des Lösungsverfahrens93
5.3.1 Bestimmung einer unteren Schranke93
5.3.2 Formalisierung eines Industriereferenzwerts98
5.4 Zwischenfazit zum entwickelten Lösungsverfahren101
6 Fallstudie zur Validierung des entwickelten Lösungsverfahrens103
6.1 Konzeption der Fallstudie und Datengrundlage103
6.2 Evaluation der unteren Schranke108
6.3 Evaluation der GRASP?Heuristik110
6.3.1 Parametrierung111
6.3.2 Lösungszeit113
6.3.3 Vergleich zum Optimum115
6.3.4 Vergleich zur unteren Schranke116
6.3.5 Vergleich zum Industriereferenzwert121
6.4 Evaluation des Energieeinsparpotenzials128
6.5 Konzept zur Implementierung des Verfahrens in der betrieblichen Praxis130
7 Kritische Würdigung und Ausblick135
7.1 Kritische Würdigung135
7.1.1 Würdigung der Konzeption des Planungsansatzes135
7.1.2 Würdigung der mathematischen Modellierung139
7.1.3 Würdigung des Lösungsverfahrens141
7.2 Handlungsempfehlungen zur Implementierung des Planungsansatzes in der Praxis143
7.3 Ausblick145
8 Zusammenfassung148
Literaturverzeichnis151
Anhang A Einordnung energieorientierter Planungsansätze159
Anhang B Linearisierung161
Anhang C Komplexitätsnachweis164
Anhang D Vorstudie zur Divergenz des Auftragsportfolios169
Anhang E Beweis zur Zerlegbarkeit des relativen Fehlers172

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