Ein Produktionsversorgungskonzept für selbststeuernde, nicht verkettete Systeme am Beispiel eines cyberphysischen Produktionssystems

Ein Produktionsversorgungskonzept für selbststeuernde, nicht verkettete Systeme am Beispiel eines cyberphysischen Produktionssystems von Bayhan,  Haci, Ten Hompel,  Michael
Aktuelle Trends der Globalisierung und Digitalisierung stellen produzierende Unternehmen vor neue Herausforderungen, die zur Entwicklung cyberphysischer Produktionssysteme führen. Solche selbststeuernden, nicht verketteten Systeme benötigen eine angepasste Logistik. In dieser Dissertation wird ein neuartiges, universelles Produktionsversorgungskonzept vorgeschlagen, das den Anforderungen eines solchen Umfeldes entspricht. Dafür erfolgt zunächst die Ausarbeitung von Zielgrößen, die für die Produktionsversorgung in einem cyberphysischen Produktionssystem relevant, aber bisher nicht einheitlich in der wissenschaftlichen Literatur definiert sind. Neben den klassischen, produktionslogistischen Zielgrößen Zeit, Kosten und Qualität zählen auch die spezifischen Anforderungen eines cyberphysischen Produktionssystems. Dazu zählen die Flexibilität, die Wandlungsfähigkeit und die Dezentralität. Die Anwendung dieser Zielgrößen zur Bewertung verschiedener Produktionsversorgungskonzepte zeigt, dass diese Konzepte den Anforderungen nicht gerecht werden. Daher erfolgt die Modellierung eines neuartigen, universellen Produktionsversorgungskonzeptes, das auf einem Multi-Agenten-System basiert. So wird eine dezentrale Steuerung der Produktionsversorgung ermöglicht, die sich unvorhergesehenen Änderungen im Produktionsablauf anpassen kann. Die Agenten repräsentieren verschiedene Objekte wie bspw. Lager, Ladungsträger oder Transporteinheiten, die selbständig untereinander über die Auftragsdurchführung abstimmen. Die strukturierte Beschreibung der Abläufe findet mithilfe eines angepassten Vorgehensmodells zur Modellierung des Konzeptes statt. Das resultierende, allgemeingültige Produktionsversorgungskonzept wurde im Forschungszentrum des Lehrstuhls für Förder- und Lagerwesen der Technischen Universität Dortmund erprobt. Damit wurde die Basis für die weiterführende Anwendung des Konzeptes in Forschung und Industrie geschaffen.
Aktualisiert: 2023-06-08
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Ein Produktionsversorgungskonzept für selbststeuernde, nicht verkettete Systeme am Beispiel eines cyberphysischen Produktionssystems

Ein Produktionsversorgungskonzept für selbststeuernde, nicht verkettete Systeme am Beispiel eines cyberphysischen Produktionssystems von Bayhan,  Haci, Ten Hompel,  Michael
Aktuelle Trends der Globalisierung und Digitalisierung stellen produzierende Unternehmen vor neue Herausforderungen, die zur Entwicklung cyberphysischer Produktionssysteme führen. Solche selbststeuernden, nicht verketteten Systeme benötigen eine angepasste Logistik. In dieser Dissertation wird ein neuartiges, universelles Produktionsversorgungskonzept vorgeschlagen, das den Anforderungen eines solchen Umfeldes entspricht. Dafür erfolgt zunächst die Ausarbeitung von Zielgrößen, die für die Produktionsversorgung in einem cyberphysischen Produktionssystem relevant, aber bisher nicht einheitlich in der wissenschaftlichen Literatur definiert sind. Neben den klassischen, produktionslogistischen Zielgrößen Zeit, Kosten und Qualität zählen auch die spezifischen Anforderungen eines cyberphysischen Produktionssystems. Dazu zählen die Flexibilität, die Wandlungsfähigkeit und die Dezentralität. Die Anwendung dieser Zielgrößen zur Bewertung verschiedener Produktionsversorgungskonzepte zeigt, dass diese Konzepte den Anforderungen nicht gerecht werden. Daher erfolgt die Modellierung eines neuartigen, universellen Produktionsversorgungskonzeptes, das auf einem Multi-Agenten-System basiert. So wird eine dezentrale Steuerung der Produktionsversorgung ermöglicht, die sich unvorhergesehenen Änderungen im Produktionsablauf anpassen kann. Die Agenten repräsentieren verschiedene Objekte wie bspw. Lager, Ladungsträger oder Transporteinheiten, die selbständig untereinander über die Auftragsdurchführung abstimmen. Die strukturierte Beschreibung der Abläufe findet mithilfe eines angepassten Vorgehensmodells zur Modellierung des Konzeptes statt. Das resultierende, allgemeingültige Produktionsversorgungskonzept wurde im Forschungszentrum des Lehrstuhls für Förder- und Lagerwesen der Technischen Universität Dortmund erprobt. Damit wurde die Basis für die weiterführende Anwendung des Konzeptes in Forschung und Industrie geschaffen.
Aktualisiert: 2023-03-16
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Dynamische Steuerungsstrategien für innerbetriebliche Routenzugsysteme

Dynamische Steuerungsstrategien für innerbetriebliche Routenzugsysteme von Lieb,  Christian
Routenzugsysteme zur innerbetrieblichen Produktionsversorgung sind derzeit meist mit statischen Routen und festen Abfahrtstakten geplant. Geänderte Anforderungen an die Reaktionsfähigkeit der Systeme erfordern eine dynamische, flexible und dennoch robuste Produktionsversorgung. Eine statische Steuerung der Materialbereitstellung führt dann häufig zu einem ineffizienten oder instabilen Systembetrieb. In dieser Arbeit wurde daher untersucht, wie dynamische Steuerungsstrategien konzipiert sein müssen, um kurzfristig bekannte Transportbedarfe unter der Berücksichtigung des aktuellen Systemzustands robust und effizient zu bearbeiten. Dazu wurden auf Basis einer modularen Struktur 18 Steuerungsstrategien mit unterschiedlichem Dynamisierungsgrad entwickelt und algorithmisch ausgestaltet. Wichtigste Bausteine für die dynamischen Module sind die Berücksichtigung von Zeitfenstern und effizienten Tourenbildungsalgorithmen. Als zugrundeliegendes mathematisches Optimierungsproblem wurde das Vehicle Routing Problem with Time Windows (VRPTW) identifiziert und durch den Einsatz einer Multiple Ant Colony System (MACS)-Metaheuristik gelöst. Zur Bewertung der Steuerungsstrategien wurden ereignisdiskrete Simulationsexperimente durchgeführt. Für repräsentative Systemausprägungen und Einsatzszenarien wurden je Strategie die Kombinationen aus Umlaufbestand und Routenzügen, die zum Sicherstellen einer robusten Produktionsversorgung erforderlich sind, ermittelt. Je weniger Ressourcen benötigt werden, desto effizienter agiert eine Steuerungsstrategie. Je mehr Einsatzszenarien robust versorgt werden können, desto höher ist die Effektivität. Im Mittel führen dynamischere Modulausprägungen immer zu einer zumeist statistisch signifikanten Steigerung der Effektivität und Effizienz der Produktionsversorgung. Gerade die Effizienz einer Steuerungsstrategie variiert jedoch in Abhängigkeit des Routenzugsystems und Einsatzszenarios, so dass auch statische Steuerungsstrategien in manchen Fällen zu einem effizienzoptimalen Systembetrieb führen können. Insbesondere bei flexiblen Transportnetzwerken können die dynamischeren Strategien jedoch eine deutliche Einsparung an Transportressourcen ermöglichen. Grundsätzlich muss die Auswahl einer Steuerungsstrategie immer in Abhängigkeit des konkreten Routenzugsystems und Einsatzszenarios erfolgen. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern dazu Anhaltspunkte und Handlungsempfehlungen.
Aktualisiert: 2021-11-23
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Zeitkritisches Wissensmanagement im Engpassmanagement der Automobillogistik

Zeitkritisches Wissensmanagement im Engpassmanagement der Automobillogistik von Otto,  Boris, Tietze,  Ann-Carina
Die deutsche Automobilwirtschaft ist gekennzeichnet durch eine steigende Variantenvielfalt und sinkende Eigenfertigungstiefe, woraus sich ein komplexes internationales Liefernetzwerk ergibt. Eine Störung dieses Netzwerkes kann zu einer schwierigen Versorgungssituation und Versorgungsengpässen bei gleich mehreren OEMs und zahlreichen Bauteilen führen. Obwohl der Wandel hin zur Elektromobilität aufgrund der veränderten Antriebstechnologien die Komplexität der Fahrzeuge reduziert, erzeugt er gleichzeitig neue Lieferketten mit neuen Risiken: Rohstoffrisiken aufgrund von Materialknappheit, gefährdete Menschenrechte durch ungeeignete Abbauformen in den Minen und Preisschwankungen sowie politische Risiken wie Handelsbeschränkungen. Das Risiko einer Unterversorgung beim OEM kann so exorbitant ansteigen. Daher steht im Folgenden der richtige Umgang mit Lieferproblemen im Fokus. Derzeit ist aufgrund einer unzureichenden Informationsgrundlage hinsichtlich der Datenverfügbarkeit, -qualität und -aktualität einzig eine zeitverzögerte Reaktion möglich. Die schlanke Lagerhaltung sowie die späte Informationsverfügbarkeit reduzieren das Handlungszeitfenster für Manager. Die Auswahl und zeitgerechte Einleitung von Maßnahmen zur Engpassentspannung gestalten sich für den OEM schwierig und können oftmals nicht mehr das gewünschte Ergebnis generieren. Allerdings sind bereits viele Informationen sowie Expertenwissen vorhanden. Das Ziel muss daher eine effektivere Informationsnutzung und Wissensgenerierung sein, was ein geeignetes Wissensmanagement notwendig macht. Die Untersuchung bestehender Wissensmanagementmodelle zeigt, dass deren Verwendung im Engpassmanagement aufgrund der Zeitkritikalität des Praxisproblems nicht optimal ist. Aktuelle Forschungen betrachten die Wissensgenerierung als zeitunabhängig. Dabei ergibt sich die zu untersuchende These, dass die Wissensgenerierung nicht unabhängig vom Einflussfaktor „Zeit“ betrachtet werden kann. Für das Engpassmanagement wird daher eine Assistenzsystemarchitektur entwickelt, die eine zeitliche Optimierung der operativen Tätigkeiten bei Versorgungsrisiken erzielt und damit die zeitlichen Einflussfaktoren auf die Wissensgenerierung aufzeigt. Es entsteht eine Kommunikationsplattform, die fachbereichs- und unternehmensübergreifend vernetzt ist und dabei eine hohe Wissenstransparenz gewährleistet. Besonders die Verknüpfung von internem und externem Wissen sowie die visuelle Aufbereitung desselben stehen dabei im Fokus. Diese Architektur fördert eine Prozessoptimierung, die manuelle und redundante Arbeitsschritte eliminiert. Die anschließende Evaluation des Systems in der Praxis stellt eine hohe Zeit- und damit Kosteneinsparung in Aussicht. Ein Referenzvorgehen zur Entwicklung zeitkritischer Wissensmanagementarchitekturen wird abgeleitet, auf dessen Grundlage die die Zeit beeinflussenden Faktoren identifiziert werden. Sie ermöglichen eine Erweiterung von Wissensmanagementmodellen um die Zeitkomponente. Das entstehende Modell unterstützt die zeitgerechte Wissensgenerierung in Anwendungsfällen wie dem Engpassmanagement und kann für weitere zeitkritische Anwendungsfälle herangezogen werden.
Aktualisiert: 2023-03-16
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Einsatz von Routenzugsystemen zur Produktionsversorgung

Einsatz von Routenzugsystemen zur Produktionsversorgung von Galka,  Stefan, Keuntje,  Christopher, Klenk,  Eva, Lieb,  Christian
Die Studie liefert einen Überblick über die Randbedingungen und Konfigurationen von aktuell eingesetzten Routenzugsystemen. Daneben werden mögliche Zukunftspotenziale aufgezeigt. Die Ergebnisse basieren auf einer vom Lehrstuhl fml durchgeführten Unternehmensbefragung mit 241 Teilnehmern aus elf verschiedenen Branchen. Routenzugsysteme ermöglichen die effiziente Bereitstellung von Material durch den Transport unterschiedlicher Bereitstelleinheiten zu verschiedenen Bedarfsorten auf einer Fahrt. Bei der Auslegung des Routenzugsystems steht der Planer vor der Frage, wie er das System für seinen konkreten Anwendungsfall gestaltet. Drei Aspekte werden aktuell besonders intensiv diskutiert: die Standardisierung der Prozesse und Transportmittel, die Automatisierung der Be- und Entladeprozesse und die Flexibilisierung des Systems gegenüber veränderten Transportbedarfen sowie Störungen. Doch welche Ausprägungen weisen heutige Systeme tatsächlich auf? Welche Bestandteile von Routenzugprozessen sind bereits automatisiert und flexibel gesteuert? Und welche Funktionen benötigen Routenzugsysteme in Zukunft? Mit der Vorstellung der VDI-Richtlinie 5586 im April 2016 wurde die Basis für ein standardisiertes Verständnis wichtiger Begriffe und Systemausprägungen dieses Gebiets gelegt. Die vorliegende Studie erfasst nun eine große Anzahl an tatsächlich vorhandenen Routenzugsystemen und zeigt auf, welche Merkmalsausprägungen besonders häufig auftreten. Des Weiteren wird dargestellt, welche Aspekte in der Planung berücksichtigt werden. Um die Produktion auch bei schwankenden Transportbedarfen effizient zu versorgen, ist eine flexible Festlegung der Routen denkbar. Dynamische Steuerungsansätze bieten dazu eine vielversprechende Lösung. Die vorliegende Studie zeigt, welche Ansätze zur Planung sowie Steuerung von Routen und Touren in aktuellen Systemen eingesetzt werden und inwiefern Schwankungen und Störungen das Systemverhalten im Betrieb beeinflussen. Des Weiteren werden Erwartungen an dynamische Steuerungsansätze und deren Potenziale evaluiert. Der steigende Drang zur Digitalisierung und Fortschritte in der Automatisierungstechnik beeinflussen zunehmend die Entwicklung von Routenzugsystemen. Ziel ist es, Prozesszeiten zu reduzieren und den Prozess fehlerresistenter zu gestalten. Die vorliegende Studie zeigt, inwieweit Prozesse bereits heute automatisiert sind und in welchen zukünftigen routenzugspezifischen Technologien von den Studienteilnehmern Potenzial gesehen wird.
Aktualisiert: 2017-08-23
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Einsatz von Routenzugsystemen zur Produktionsversorgung

Einsatz von Routenzugsystemen zur Produktionsversorgung von Galka,  Stefan, Keuntje,  Christopher, Klenk,  Eva, Lieb,  Christian
Die Studie liefert einen Überblick über die Randbedingungen und Konfigurationen von aktuell eingesetzten Routenzugsystemen. Daneben werden mögliche Zukunftspotenziale aufgezeigt. Die Ergebnisse basieren auf einer vom Lehrstuhl fml durchgeführten Unternehmensbefragung mit 241 Teilnehmern aus elf verschiedenen Branchen. Routenzugsysteme ermöglichen die effiziente Bereitstellung von Material durch den Transport unterschiedlicher Bereitstelleinheiten zu verschiedenen Bedarfsorten auf einer Fahrt. Bei der Auslegung des Routenzugsystems steht der Planer vor der Frage, wie er das System für seinen konkreten Anwendungsfall gestaltet. Drei Aspekte werden aktuell besonders intensiv diskutiert: die Standardisierung der Prozesse und Transportmittel, die Automatisierung der Be- und Entladeprozesse und die Flexibilisierung des Systems gegenüber veränderten Transportbedarfen sowie Störungen. Doch welche Ausprägungen weisen heutige Systeme tatsächlich auf? Welche Bestandteile von Routenzugprozessen sind bereits automatisiert und flexibel gesteuert? Und welche Funktionen benötigen Routenzugsysteme in Zukunft? Mit der Vorstellung der VDI-Richtlinie 5586 im April 2016 wurde die Basis für ein standardisiertes Verständnis wichtiger Begriffe und Systemausprägungen dieses Gebiets gelegt. Die vorliegende Studie erfasst nun eine große Anzahl an tatsächlich vorhandenen Routenzugsystemen und zeigt auf, welche Merkmalsausprägungen besonders häufig auftreten. Des Weiteren wird dargestellt, welche Aspekte in der Planung berücksichtigt werden. Um die Produktion auch bei schwankenden Transportbedarfen effizient zu versorgen, ist eine flexible Festlegung der Routen denkbar. Dynamische Steuerungsansätze bieten dazu eine vielversprechende Lösung. Die vorliegende Studie zeigt, welche Ansätze zur Planung sowie Steuerung von Routen und Touren in aktuellen Systemen eingesetzt werden und inwiefern Schwankungen und Störungen das Systemverhalten im Betrieb beeinflussen. Des Weiteren werden Erwartungen an dynamische Steuerungsansätze und deren Potenziale evaluiert. Der steigende Drang zur Digitalisierung und Fortschritte in der Automatisierungstechnik beeinflussen zunehmend die Entwicklung von Routenzugsystemen. Ziel ist es, Prozesszeiten zu reduzieren und den Prozess fehlerresistenter zu gestalten. Die vorliegende Studie zeigt, inwieweit Prozesse bereits heute automatisiert sind und in welchen zukünftigen routenzugspezifischen Technologien von den Studienteilnehmern Potenzial gesehen wird.
Aktualisiert: 2021-11-23
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