Betriebsstrategie für eine Ressourcenallokation in Cyber-Physischen Produktionssystemen

Der Wunsch der Kunden nach immer individuelleren, aber dennoch technisch komplexen Produkten mit kurzen Lieferzeiten, kann durch die Verwendung von Cyber-Physischen Produktionssystemen erfüllt werden. Diese Systeme sind vor allem durch ihre hohe Flexibilität und Vernetzung gekennzeichnet. Um jedoch die Produktivität und damit Rentabilität dieser Produktionssysteme zu gewährleisten, ist eine möglichst effiziente Betriebsstrategie zur Ressourcenallokation notwendig. Diese Betriebsstrategie stellt Verfahren zur Entscheidungsfindung und -umsetzung zur Verfügung und ermöglicht dadurch sowohl die Erstellung der initialen Produktionsplanung, die Produktionssteuerung als auch den Umgang mit ungeplanten Events, die während der Betriebsphase auftretend können. In der vorliegenden Arbeit wird eine Konzeption der Betriebsstrategie zur Lösung der statischen Problemstellung und Umsetzung der gefundenen Lösung im Betrieb entwickelt und anschließend in die Simulationssoftware Tecnomatix Plant Simulation implementiert. Die statische Problemstellung wird auf Basis des Giffler-and-Thompson-Algorithmus gelöst. Dieser Algorithmus muss jedoch erweitert werden, um zusätzlich zur Reihenfolgeentscheidung auch die Ressourcen- und Routenentscheidungen treffen zu können und die besonderen Annahmen der Problemstellung (Blockierung, Mehrfachbelegung von Ressourcen und geplante Nicht-Verfügbarkeit von Ressourcen) zu berücksichtigen. Das entwickelte Lösungsverfahren optimiert durch die Generierung von Active Schedules die Zielfunktion der Makespan-Minimierung. Das Verfahren stellt somit sicher, dass für die vorliegende Probleminstanz eine möglichst effiziente und zulässige Lösung in Form eines Initial-Schedules erzeugt wird. Auf der Grundlage dieser initialen Planung können die Bauteile im Rahmen der Selbststeuerung ihre festgelegten Bearbeitungsschritte auf Basis einer möglichst optimalen Ressourcenallokation durchlaufen und eine hohe Produktivität des Systems gewährleisten. Dadurch wird die vorgegebene Zielsetzung erfüllt und ein rentabler Betrieb von Cyber-Physischen Produktionssystemen ermöglicht