Abgeschlossene Forschungsthemen

• Analyse stochastischer Fließproduktionssysteme mit künstlichen neuronalen Netzen
  Ehemalige Projektverantwortliche: Insa Südbeck

  Fließproduktionssysteme werden häufig dazu genutzt die Fertigung großer Mengen homogener Güter zu organisieren. An seriell angeordneten Stationen werden an den Werkstücken unterschiedliche Aufgaben verrichtet. Im Falle von stochastischen Einflüssen auf die Bearbeitungszeiten an den Stationen kann Blockieren oder Hungern des Systems auftreten. Um den Materialfluss aufrechtzuerhalten, werden teure Puffer zwischen den Stationen eingerichtet. Zur kosten-minimalen Gestaltung einer Fließline mit maximalem Durchsatz werden schnelle Bewertungsverfahren benötigt. In diesem Ansatz werden künstliche neuronale Netze zur Vorhersage des Durchsatzes des Gesamtsystems verwendet.

• LKW-Reihenfolgeplanung an Cross-Docking-Anlagen
  Ehemaliger Projektverantwortlicher: Stefan Bugow

  Im Rahmen des Betriebs von Paketsortieranlagen gilt es eintreffende LKW Entladetoren zuzuordnen. Diese LKW sind mit Paketen für unterschiedliche Zielorte beladen. Nach der Entladung werden die Pakete sortiert und, häufig unter Verwendung von Fließbändern, zu abfahrenden LKW an verschiedenen Beladetoren transportiert. Mögliche Zielsetzungen sind die Minimierung der Gesamtentladedauer oder der Verspätung der einzelnen LKW an den Beladetoren. Bei der Zuordnung der ankommenden LKW sind unter anderem die Bandkapazitäten in der Sortieranlage und festgelegte Abfahrtzeiten der LKW an den Beladetoren zu beachten. Durch eine Flexibilisierung der Entladegeschwindigkeiten kann eine gleichmäßige Auslastung der Fließbänder erreicht werden. So können die vorhandenen Kapazitäten effizienter genutzt werden als bei der Annahme starrer Entladegeschwindigkeiten.

• Stochastische kapazitierte Losgrößenplanung mit mehreren Entscheidungsstufen
  Ehemaliger Projektverantwortlicher: Fabian Friese

  Die kapazitierte Losgrößenplanung beschäftigt sich mit der Festlegung der optimalen Anzahl an Produkten, die ohne Unterbrechung an einer kapazitätsbeschränkten Maschine gefertigt werden sollen, wenn vor Beginn der Produktion ein Rüstvorgang notwendig ist, der zu Rüstkosten und/oder Rüstzeiten führen kann.  Ziel ist die Minimierung der Summe der Rüst-, Lager- und Überkapazitätskosten. In der Praxis sind dabei auch Unsicherheiten bezüglich der Parameter zu berücksichtigen. Häufig ist die zukünftige Nachfrage nicht bekannt, sodass Prognoseverfahren verwendet werden, um Verteilungsinformationen zur erwarteten Nachfrage zu erhalten. Auch Produktivitätsparameter wie Bearbeitungszeiten, Rüstzeiten oder Maschinenverfügbarkeiten sind häufig mit Unsicherheiten behaftet. Dabei ist es sinnvoll, zum einen eine gewisse Flexibilität zur Anpassung der Produktionspläne bei Beobachtung unerwarteter Nachfragerealisation zu haben, gleichzeitig aber auch ein großes Maß an Stabilität zu bewahren und Nervosität in der Produktion zu vermeiden. Für die praktische Anwendung ist außerdem die Reduktion der Streuung der Verteilung der Zielfunktionswerte relevant, die mit einer risikoaversen Optimierung erreicht werden kann.

• Robuste Konfigurationsplanung von Supply Netzwerken
  Ehemalige Projektverantwortliche: Ariane Kayser

  Aufgrund der Langfristigkeit von Konfigurationsentscheidungen für Supply Netzwerke sind viele Informationen, bspw. Nachfragemengen, zum Zeitpunkt der Entscheidung mit Unsicherheit behaftet. Ziel der robusten Konfigurationsplanung ist es, das Supply Netzwerk so zu gestalten, dass dieses bei Realisation der unsicheren Parameter stets zu einer zufriedenstellenden Lösung für den Entscheider führt. Dafür ist es wichtig, die Unsicherheiten bereits in mathematischen Modellen zur Konfigurationsplanung zu berücksichtigen und das finanzielle Risiko in der Zielfunktion abzubilden. Um zusätzlich auf Veränderungen in der Umgebung eines Unternehmens reagieren zu können, sollten die Konfigurationen von Supply Netzwerken wandelbar sein. Solche Veränderungen können beispielsweise räumliche Nachfrageverschiebungen oder Entwicklungen in der Kostenstruktur sein. Um das Supply Netzwerk schnell an diese Veränderungen anpassen zu können, finden verlagerbare modulare Kapazitäten Anwendung. Dabei wird die Produktionskapazität in modulare Einheiten zerlegt, die so gestaltet sind, dass sie problemlos zwischen Produktionsstandorten verschoben werden können. Gesucht wird dann zusätzlich ein robuster Plan für die Anschaffung, Verlagerung und den Verkauf der Module im Supply Netzwerk.

• Flexible Projekte für die kundengeschäftsmodellspezifische Regeneration komplexer Investitionsgüter
  Ehemalige Projektverantwortliche: Dr. Carolin Kellenbrink

  Charakteristisch für Regenerationsprozesse hochwertiger Investitionsgüter ist, dass unterschiedliche Aufarbeitungsmodi zur Verfügung stehen. Sie unterscheiden sich einerseits hinsichtlich des Ressourceneinsatzes, der Durchlaufzeit und der Kosten. Andererseits bestimmen sie die funktionalen Eigenschaften des regenerierten Investitionsgutes, wie beispielsweise Lebensdauer, Einsatzsicherheit oder Energieverbrauch. Diese Anforderungen an die Regeneration und damit auch an die auszuwählenden Ausführungsmodi variieren je nach Triebwerk und Kunde. Zur Planung derartiger Prozesse kann ein Regenerationsvorhaben als ein flexibles Projekt interpretiert werden, bei dem die Projektstruktur und damit der Ausführungsmodus modellendogen bestimmt werden. 

• Wartungsplanung für Windenergieanlagen
  Ehemalige Projektverantwortliche: Dr. Carolin Kellenbrink

  Windenergieanlagen unterliegen während ihrer Betriebsdauer alterungs- und witterungsbedingtem Verschleiß und müssen daher in festen Intervallen von qualifiziertem Personal gewartet und ggf. abhängig vom Zustand repariert werden. Wartungs- und Reparaturmaßnahmen können hierbei auf verschiedene Weisen umgesetzt werden. Diese sogenannten Regenerationsmodi unterscheiden sich vornehmlich hinsichtlich organisatorischer Aspekte. So kann beispielsweise lediglich ein Team eingesetzt werden oder es arbeiten zwei Teams parallel an einer Anlage. Es kann zudem differenziert werden, welche Ausrüstung den einzelnen Teams vor Ort zur Verfügung steht. Dabei wird der Trade-off zwischen geringeren Kosten und einer längeren Bearbeitungsdauer durch Lieferfristen oder eine langsamere Bearbeitung berücksichtigt. Ein weiterer bedeutender Aspekt bei der Regenerationsplanung für Windenergieanlagen ist Unsicherheit der Regenerationsmaßnahmen, welche sich insbesondere durch die unbekannten Arbeitsinhalte und die wetterabhängige Zugänglichkeit ergibt.