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Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Einleitung

Zusammenfassung
Gegenstand dieser Arbeit sind Modelle und Methoden zur operativen Planung bei Chargenproduktion in der Prozessindustrie. Die Prozessindustrie umfasst diejenigen Industriezweige, die sich vorwiegend Verfahren zur Stoffumwandlung bedienen, durch die physikalische oder chemische Eigenschaften der eingesetzten Stoffe verändert werden (vgl. Cox und Blackstone 2002). Zur Prozessindustrie zählen u.a. die Hersteller von Produkten wie Chemikalien, Pharmaka, Kunststoffe, Nahrungsmittel, Getränke, Hüttenerzeugnisse und Papier (vgl. Loos 1997). In Deutschland nimmt die Prozessindustrie mit einem Anteil von 31% an der Bruttowertschöpfung des verarbeitenden Gewerbes1 eine herausragende Stellung ein. Diese große Bedeutung spiegelt sich nicht in der betriebswirtschaftlichen Literatur zur operativen Produktionsplanung wider, die sich weitgehend auf Fragestellungen der stückgutorientierten Fertigungsindustrie konzentriert.
Norbert Trautmann

Kapitel 1. Einführung in die Problemstellung

Zusammenfassung
In diesem Kapitel erläutern wir die in dieser Arbeit untersuchte Problemstellung. Das Kapitel ist in drei Abschnitte unterteilt. Abschnitt 1.1 dient der Abgrenzung des Problems der operativen Produktionsplanung zu den vorgelagerten Ebenen der taktischen und der strategischen Planung. In Abschnitt 1.2 erläutern wir die bei der operativen Produktions-planung zu beachtenden Restriktionen. In Abschnitt 1.3 führen wir eine Fallstudie ein, bei der wir einen Produktionsprozess aus der chemischen Industrie betrachten.
Norbert Trautmann

Kapitel 2. Simultane und hierarchische Planung

Zusammenfassung
In diesem Kapitel geben wir einen Überblick über verschiedene Ansätze zur operativen Produktionsplanung in der Prozessindustrie. In Abschnitt 2.1 behandeln wir Ansätze, in denen alle Entscheidungen der operativen Produktionsplanung simultan getroffen werden. In Abschnitt 2.2 stellen wir eine Aufteilung des Problems in zwei sukzessiv zu lösende, interdependente Teilprobleme vor. Diese Aufteilung bildet die Basis für die in dieser Arbeit ausführlich behandelten Verfahren.
Norbert Trautmann

Kapitel 3. Modellierung des Batching-Problems

Zusammenfassung
In diesem Kapitel modellieren wir das Batching-Problem als gemischt-ganzzahliges Optimierungsproblem. In Abschnitt 3.1 formulieren wir das Batching-Problem als nichtlineares Problem, das wir in Abschnitt 3.2 in ein lineares Problem transformieren.
Norbert Trautmann

Kapitel 4. Modellierung des Batch-Scheduling-Problems

Zusammenfassung
In diesem Kapitel modellieren wir das Batch-Scheduling-Problem als ressourcenbeschranktes Projektplanungsproblem (Brucker et al. 1999). Ein Projekt besteht aus Aktivitäten, die durch zeitliche Mindest- und Höchstabstände miteinander verbunden sind und zu deren Ausführung Ressourcen benötigt werden (vgl. Neumann et al. 2003).
Norbert Trautmann

Kapitel 5. Enumerationsverfahren zur Lösung des Batch-Scheduling-Problems

Zusammenfassung
In diesem und im nächsten Kapitel stellen wir verschiedene Verfahren zur Lösung des Batch-Scheduling-Problems vor. Wir betrachten jeweils zunächst die Variante WB der Hierarchisierung, für die wir das Batch-Scheduling-Problem wie in Kapitel 4 beschrieben als Projektplanungsproblem im Ein-Modus-Fall modelliert haben. Am Ende jedes Kapitels geben wir jeweils an, wie das Verfahren auf den Mehr-Mo dus-Fall erweitert werden kann.
Norbert Trautmann

Kapitel 6. Prioritätsregelverfahren zur Lösung des Batch-Scheduling-Problems

Zusammenfassung
In Kapitel 5 haben wir ein Branch-and-Bound-Verfahren zur Lösung von Batch-Scheduling-Problemen kennen gelernt. Ein Vorteil eines Branch-and-Bound-Verfahrens ist, dass es immer eine optimale Lösung bestimmt, sofern eine zulässige Lösung existiert. Bereits bei relativ kleinen Instanzen steht aber in der Regel nicht ausreichend Rechenzeit zur Verfügung, um das Branch-and-Bound-Verfahren vollständig ablaufen zu lassen. Um dennoch in vorgegebener Rechenzeit gute zulässige Lösungen finden zu können, kann man eine verkürzte Version des Branch-and-Bound-Verfahrens verwenden. Die in Abschnitt 5.4 vorgestellte Filtered-Beam-Search-Heuristik stellt ein solches verkürztes Branch-and-Bound-Verfahren dar.
Norbert Trautmann

Kapitel 7. Experimentelle Performance-Analyse

Zusammenfassung
In diesem Kapitel stellen wir die Ergebnisse einer experimentellen Analyse der Leistungsfähigkeit der in dieser Arbeit vorgestellten Modelle und Verfahren zur operativen Planung der Chargenproduktion dar. In Abschnitt 7.1 erläutern wir die zur Untersuchung verwendeten Testinstanzen. Die Ergebnisse der Untersuchung geben wir in Abschnitt 7.2 an.
Norbert Trautmann

Kapitel 8. Erweiterungen

Zusammenfassung
In diesem Kapitel stellen wir verschiedene Erweiterungen der bisher betrachteten Modelle und Verfahren vor. In Abschnitt 8.1 erläutern wir am Beispiel eines konkreten Anwendungsfalls aus der Aluminium-Industrie, wie weitere Restriktionen beim Batch-Scheduling berücksichtigt werden können.
Norbert Trautmann

Backmatter

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