Die WK-Potenzial-Initiative

Im WK-Potenzial PLUSS soll ein neuartiges Softwaresystem für die operative Fertigungsplanung entwickelt werden, welches sowohl der Entscheidungsunterstützung als auch der automatisierten Verarbeitung in Planungsszenarien dient, die von Ungewissheit geprägt sind und dadurch laufenden Veränderungen unterliegen. Die Ziele umfassen die Konzeption des Gesamtsystems, den Entwurf von mathematischen Modellen und Algorithmen, die prototypische Realisierung und Tests an ausgewählten Anwendungsfällen.
 

Die Ziele

Die operative Fertigungsplanung im Rahmen der Produktionsplanung und -steuerung stellt eine wesentliche Aufgabe von Unternehmen der fertigenden Industrie dar, um Fertigungsprozesse kostenoptimal und effizient zu planen und steuern. Die dabei zu lösenden Teilaufgaben wie die Losgrößenermittlung, die Maschinenbelegung, die Reihenfolgebildung, die Personaleinsatzplanung, die Auftragsterminierung oder die Planung der Materialverfügbarkeit werden als eine große Optimierungsaufgabe zusammengefasst. Typische Zielgrößen bei einer solchen Optimierung sind z.B. Kostenwerte (Produktionskosten, Rüstkosten), Termintreue und Durchlaufzeiten sowie die Auslastung der verfügbaren Kapazitäten.

Die operative Fertigungsplanung ist in der Praxis verschiedenartigen Ungewissheiten ausgesetzt. Darunter sind zu Beginn der Planung unsichere oder gar unbekannte Informationen zu verstehen, die bei Bekanntwerden sofortige Änderungen oder laufende Anpassungen von bestehenden Plänen erfordern. Beispiele für Ungewissheiten im Kontext der Fertigungsplanung sind:
 

• kurzfristige Auftragseingänge, die schnell berücksichtigt werden müssen, ohne bestehende Aufträge zu vernachlässigen
• Störungen durch vorhersehbare Werkzeugwechsel, die nicht gerade bei kritischen Aufträgen auftreten sollten
• abweichende Termine oder Mengen bei Materialeingängen, auch im Zusammenhang mit Just-in-time-Konzepten
• Personalverfügbarkeiten, die kurzfristig zu Engpässen führen können
• unsichere Bearbeitungszeiten, die den Fertigungsprozess beeinflussen
• Maschinenausfälle

Im Rahmen des Vorhabens PLUSS wird die operative Fertigungsplanung als dynamischer Prozess gesehen. Das neu zu entwickelnde System unterstützt diesen Prozess, indem Algorithmen zur Entscheidungsfindung und zur automatischen Planung nach Optimierungskriterien angeboten werden. Die vorausschauende Behandlung von Ungewissheiten - insbesondere hinsichtlich Maschinenausfällen und Werkzeugwechseln - trägt dazu bei, dass im dynamischen Planungsprozess echtzeitfähige Plananpassungen durchgeführt werden können. Dies wird erreicht, indem statistische Informationen über die Ist-Prozesse gesammelt und aufbereitet werden, um in Form von stochastischen Modellen in den vorausschauenden Algorithmen verarbeitet werden zu können.

Bei der operativen Planung der in der Fertigung relevanten Elemente wie Ressourcen und Aufträge werden in PLUSS zusätzlich Anforderungen mit berücksichtigt, die der Logistikplanung zuzuordnen sind und klassischerweise erst nachträglich betrachtet werden. Das betrifft vor allem die Steuerung von Zwischenlagern und die Verfügbarkeit von Transportressourcen.

Die Projekte

• Die Entwicklung einer Komponente für die operative Fertigungsplanung mit echtzeitfähigen Optimierungsalgorithmen erfolgt in PLUSS.Opt durch die DUALIS GmbH IT Solution.
• Die Überführung der betrachteten Problemstellung in mathematischer Optimierungsmodelle und der Entwurf entsprechender Algorithmen zur Lösung dieser erfolgt in PLUSS.Alg durch das Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme (IVI).
• In PLUSS.Data werden durch die apromace data systems GmbH Algorithmen und Tools entwickelt, die Prozessdaten nach für die operative Fertigungsplanung unter Ungewissheit relevanten Zusammenhängen analysieren, diese statistischen Informationen sammeln und aufbereiten.
• Die Dresden Informatik GmbH wird in PLUSS.ERPLog die Anforderungen für eine integrierte Fertigungs- und Logistikplanung herausarbeiten und die notwendigen Voraussetzungen schaffen, um das neue Softwaresystem in bestehende IT-Infrastruktur einzubinden.

Die Partner

In dem Forschungsvorhaben PLUSS werden die Unternehmen DUALIS IT Solutions GmbH, Dresden Informatik GmbH und apromace data systems GmbH wissenschaftlich durch das Dresdner Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme (IVI) unterstützt.
 

Kontakt

Axel Simroth
Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme
Zeunerstraße 38
01069 Dresden
Tel.: 0351 4640-665
Fax: 0351 4640-803
E-Mail: axel.simroth[at]ivi.fraunhofer.de 


Laufzeit: 01.01.2012-31.12.2013