08 Linienabtaktung Flashcards
Linienabtaktung
- Planungsgegenstand
- Input
- Output
- Planungshorizont
- Planungsprobleme
Planungsgegenstand
- Arbeitsvorgangs-/Stationszuordnung
Input
- Arbeitsvorgänge
- Bearbeitungszeiten
- Vorrangbeziehungen
Output
- Linienbelegungsplan
Planungshorizont
- Monate bis Jahre
Planungsprobleme
- Simple/General Assembly Line Balancing Problem
Ablauf der Endmontage
Presswerk
Ablaufwerk
- Rohbau
- Oberfläche
- Endmontage
Aggregatewerk
- Gießerei
- Aggregatefertigung
- Motorenmontage
-> Motoren werden in der Endmontage dem Ablaufen zugesteuert
Fließproduktionssysteme in der Endmontage - Eigenschaften
- Bewegte Objekte
- Objektprinzip
- einheitlicher Materialfluss
- elastische Kopplung
Gegenstand der Fließbandabstimmung
Zuordnung der elementaren Arbeitsgänge mitsamt der zur Durchführung benötigten Produktionsfaktoren zu den Produktiveinheiten (Stationen) eines Fließproduktionssystems
Gegenstand der Fließbandabstimmung
Berücksichtigte Faktoren
- Vorrangbeziehungen zwischen den Arbeitsgängen
- Gegebener Taktzeit c
Gegenstand der Fließbandabstimmung
Erweiterungen des Modells
General Assembly Line Balancing Problem GALBP
- Parallele Stationen
- Stochastische Bearbeitungszeiten
- Reihenfolgeabhängige Bearbeitungszeiten
- U-förmige Anordnung der Stationen
- Verfahrensalternativen
- …
Arten von Fließproduktionssystemen abhängig von der Anzahl an Produkten
- Einproduktfließproduktion
- Mehrproduktfließproduktion
- Mehrvariantenfließproduktion
Einproduktfließproduktion
- Produktion eines einzelnen homogenen Produktes mit hoher Stückzahl
- Arbeitsinhalt und somit die zu erwartende Produktionszeit sind über den gesamten Planungszeitraum konstant
Mehrproduktfließproduktion
- Produktion verschiedener Produkte auf demselben Fließband
- Losproduktion
Mehrvariantenfließproduktion
- Produktion verschiedener Varianten auf demselben Fließband
- Keine oder nur geringe Rüstvorgänge (Einzellose)
- Unterschiede in Bearbeitungszeit können zu deutlichen Unterschieden in der Kapazitätsauslastung und damit zu einer Verringerung der Wirtschaftlichkeit führen
Grundmodell der Fließbandabstimmung (SALBP)
Modellierung des Produktionsablaufs: Vorranggraph
- Graphische Darstellung des Produktionsablaufs
- Zyklenfrei
- Resultiert aus Produktkonstruktion
- Knoten entsprechen Vorgängen; Kennzeichnung über Nummer
- Kanten (i, j) entsprechen Vorrangbeziehungen zwischen Konten i und j
- Die Kantenbewertung (hier über Knoten angegeben) entspricht der Bearbeitungszeit des vorgelagerten Knotens i
Grundmodell der Fließbandabstimmung (SALBP)
Modellarten: Unterscheidung der Modelle anhand der Zielfunktion
–> Grafik!
SALBP-F:
Anzahl der Stationen M gegeben | Taktzeit C gegeben
- Zulässigkeitsproblem: Finden einer Arbeitsgang-Arbeitsplatz Zuordnung, so dass die Anzahl der Stationen und die Taktzeit eingehalten werden
SALBP-2:
Anzahl der Stationen M gegeben | Taktzeit C zu minimieren
- Minimieren der Taktzeit unter Einhaltung der Stationszahl
SALBP-1:
Anzahl der Stationen M zu minimieren | Taktzeit C gegeben
- Minimieren der Stationszahl unter Einhaltung der Taktzeit
SALBP-E:
Anzahl der Stationen M zu minimieren | Taktzeit C zu minimieren
- Maximierung der Linieneffizienz: E=t_sum/(M*C)
- Mit der Gesamtbearbeitungszeit t_sum=∑_(i=1)^N▒t_i
Annahmen des SALBPs (11)
- Massenproduktion eines homogenen Produkts
- Alle Arbeitsgänge werden in einer vordefinierten Art vollzogen (keine Alternativen)
- Serieller Aufbau des Fließbands, keine Berücksichtigung von Vormontagelinien und Parallelstationen
- Es liegt ein eindeutiger Vorranggraph vor
- Keine Zuordnungsrestriktionen
- Deterministische Bearbeitungszeit
- Arbeitsschritte dürfen nicht aufgeteilt werden
- Ein Arbeitsplatz pro Station
- Keine Rüstzeiten
- Identische Kostenstruktur für alle Stationen
- Zeitorientierte Zielfunktion
SALB-1 - Minimierung der Anzahl an Arbeitsstationen
Zielsetzung des Modells
- Betrachten eines Fließbandes mit verschiedenen Stationen und einer vorgegebenen Taktzeit
- Verschiedene Arbeitsgänge können verschiedenen Stationen zugeordnet werden
-> Zuordnung von Arbeitsgängen zu Stationen - Berücksichtigen der Vorgänger-Nachfolger-Beziehungen der Arbeitsgänge sowie der Bearbeitungszeiten der Arbeitsgänge
SALBP
- Vorteile (4)
- Nachteile (1)
Vorteile
- Grundlegende Strukturierung der Entscheidungssituation
- Einfache Handhabung, aber bereits NP-schwer
- Ausgangs- bzw. Standardmodell als Basis für Anpassungen
- Lösungsverfahren (zumindest in Grundzügen) übertragbar
Nachteile
- Aufgrund Vereinfachungen nur noch (sehr) eingeschränkte Realitätsnähe
Erweiterungen des Grundmodells - Modellierung Produktionsablauf: Mischgraph
Idee
Zurückführung der Mehrvariantenproduktion auf Einproduktproduktion durch Ermittlung eines gemeinsamen Vorranggraphen, des sogenannten Mischgraphen
-> Somit Gültigkeit der Anwendungsvoraussetzungen für Verfahren des SALBPs
Erweiterungen des Grundmodells - Modellierung Produktionsablauf: Mischgraph
Vorgehen
Vorgehen (Basis: Nachfrage nach vollständig spezifizierten Fahrzeugen)
- Zusammenfassung ähnlicher Arbeitsgänge aus variantenbezogenen Vorranggraphen zu gemeinsamen Knoten im Mischgraph
- Ermittlung der Bearbeitungsdauer der Knoten im Mischgraphen durch gewichtete Mittelung der variantenbezogenen Bearbeitungsdauer
Erweiterungen des Grundmodells - Modellierung Produktionsablauf: Mischgraph
Nachteil
Bedarf der einzelnen Varianten nur eingeschränkt prognostizierbar
Mixed Model Assembly Line Balancing Problem (MALBP): Zurückführen auf SALBP mit Mischgraph
Zielsetzung des Modells
- Finden der minimalen Taktzeit (SALBP-2)
- Erweiterung des SALBP-2 um die Mehrvariantenprodukion
- Mehrvariantenproduktion wird über den produktbezogenen Mischgraph abgebildet
–> Berechnen der durchschnittlichen Bearbeitungszeiten der Arbeitsgänge an den einzelnen Stationen
Mixed Model Assembly Line Balancing Problem (MALBP): Zurückführen auf SALBP mit Mischgraph
Bewertung
- Es wird eine Durchschnittsvariante gebildet, um ein künstliches Einproduktproblem zu erzeugen
- Unterschiedliche Kapazitätsanforderungen der einzelnen Varianten an den jeweiligen Stationen können nicht erkannt werden
- Die abgeleiteten Lösungen führen zum Teil zu sehr schlechten Ergebnissen, die teilweise für bestimmte Varianten zu unzulässigen Lösungen führen können
MALBP: Variantenspezifische Bearbeitungszeit
Zielsetzung des Modells
- Minimieren der Stationsüberlastungen durch die verschiedenen Varianten
- Es wird keine möglichst gleichmäßige Auslastung (wie im vorherigen Modell) angestrebt
- Keine Berücksichtigung von Leerzeiten
- Erhöhte Flexibilität des Modells, da Varianten mit niedrigeren Bearbeitungszeiten an einer Station nicht ausgeglichen werden müssen
MALBP: Variantenspezifische Bearbeitungszeit
Kritik
- Es werden nur Taktzeitüberschreitungen betrachtet
- Leerzeiten werden vernachlässigt
- Die Eintrittswahrscheinlichkeit der einzelnen Varianten wird vernachlässigt
MALBP
Bewertung (5)
- Nach wie vor eingeschränkte Realitätsnähe
- Ermittlung der variantenspezifischen Bearbeitungszeiten an den jeweiligen Stationen aufgrund des hohen Datenvolumens kritisch
- Ermittlung des Bedarfs aufgrund Variantenvielfalt kritisch
- Lediglich zeitorientierte Zielfunktionen (Aussagegehalt begrenzt)
- Keine Berücksichtigung von Betriebsauszahlungen und Investitionen
Mögliche Ergebnisse der Linienabtaktung:
Mischproduktion
(Erklärung und Bewertung)
Die verschiedenen Produktvarianten werden gemeinsam auf einer Linie produziert
Bewertung:
- Es müssen keine zusätzlichen technischen Ressourcen angeschafft werden (universelle Betriebsmittel)
- Die gesamte Linieneffizienz ist im Vergleich zu den anderen Methoden am schlechtesten
Mögliche Ergebnisse der Linienabtaktung:
Einzellinien
(Erklärung und Bewertung)
Die verschiedenen Produktvarianten werden separat auf verschiedenen Linien produziert
Bewertung:
- Es müssen zusätzliche technische Ressourcen angeschafft werden
- Die gesamte Linieneffizienz ist besser als bei der Mischproduktion
-> Bewertung der verschiedenen Linienabtaktungs-Strategien durch Berechnung der Linienneffizienz
-> Einzelne Linien führen zu höheren investitionsabhängigen und variablen Kosten und nicht zwingend zu einer höheren Gesamteffizienz der Linie
Vorgehen bei der Fließbangabstimmung
Verschiedene Planungsaufgaben und Planungshorizonte
- Erstinstallation: 2-5 Jahre
- Neukonfiguration: 6 Monate - 2 Jahre
- Rekonfiguration: 1 Monat - 1 Jahr
- Auftragsbasierte Planung: 1 Schicht - 3 Monate
Zusammenfassung - Abstimmung von Fließproduktionssystemen
Zuordnung von Arbeitsgängen zu Stationen unter Berücksichtigung von Vorrangbeziehungen und Taktzeit
Zusammenfassung - Planungsmodelle (Unterschiede SALBP und MALBP)
Grundsätzliche Unterschiede bestehend bzgl. der Zielfunktionen und der Abbildung von Varianten
