Entwicklung eines Informationssystems für das kooperative Produktengineering

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Dynamische Lieferzeit-Preisgestaltung in variantenreicher Produktion : Ein adaptiver Ansatz mithilfe von Reinforcement Learning

Das Wertschöpfungsnetzwerk ist heute zur dominierenden Wertschöpfungsstruktur im Bereich der Produktion geworden. Für produzierende Unternehmen in solchen Netzwerken ist das Auftragsmanagement eine zentrale Aufgabe, die sich in einem Umfeld wachsender Herausforderungen befindet. Zum einen setzen kürzere Produktlebenszyklen und zunehmende Individualisierung die Unternehmen unter Druck. In diesem Zusammenhang hat die variantenreiche Produktion an Bedeutung gewonnen. Andererseits steigen die Wahrscheinlichkeit und die Auswirkungen von Störungen, insbesondere in Netzwerken, was die Leistungsfähigkeit von Produktionssystemen herausfordert. Ein vielversprechender Ansatz in diesem Zusammenhang ist die Verwendung einer dynamischen Lieferzeit-Preisgestaltung über eine kontinuierliche Preis-Lieferzeit-Funktion. Durch den Einsatz einer dynamischen Lieferzeit-Preisgestaltung könnte es möglich sein, die Nachfrage im Netz mit den Fähigkeiten des Produktionssystems in Einklang zu bringen. Die Idee ist, Nachfragespitzen zu verschieben und die Kunden entsprechend ihrer individuellen Präferenzen zu beliefern. Auf diese Weise kann der Gesamtgewinn gesteigert werden, obwohl die Kapazitäten konstant bleiben. Um die aufgestellten Hypothesen zu untersuchen, wird in dieser Arbeit eine Methodik zur dynamischen Lieferzeit-Preisgestaltung für die variantenreiche Produktion entwickelt. In einem ersten Schritt werden Leistungskennzahlen und eine Zielfunktion festgelegt. In einem zweiten Schritt wird ein Actor Critic Reinforcement-Learning-Verfahren als Grundlage für ein Lösungsmodell motiviert. Für das Training und das spätere Testen des resultierenden Lernagenten wird ein Simulationsmodell als Umgebung entwickelt und ein Verfahren zur Durchführung und Auswertung der Experimente ausgearbeitet. Der Ansatz wurde im Rahmen der BMBF-Forschungsprojekte ReKoNeT und BaSys4SupplyQ diskutiert und angewendet. Die Ergebnisse aus zwei Anwendungsfällen zeigen, dass der Ansatz in der Lage ist, bei gleicher Kapazität deutlich höhere Gewinne zu erzielen und Nachfragespitzen in gewissem Umfang zu glätten. Gleichzeitig zeigen die Ergebnisse, dass das Einsparen von Kapazitäten keine dominante Strategie zu sein scheint. Dies spiegelt die anwendungsspezifische Berücksichtigung verschiedener Ziele wie Service, Kapazitätskosten und Marge wider

Internal Supply Chain Management - Entwicklung und experimentelle Analyse hybrider Losgrößenplanungsverfahren

Die Planungsliteratur des vergangenen Jahrzehnts ist dominiert von der Idee des Supply Chain Management. Die Supply-Chain-Planungsmodelle als integraler Bestandteil des Supply Chain Management werde in zentrale und dezentrale Modelle unterteilt. Unbestritten ist, dass unternehmensübergreifende Netzwerke von heterarchischen Organisationselementen geprägt sind. In unternehmensinternen Supply Chains, sogenannten Internal Supply Chains, sind eher hierarchische Elemente zu finden. Diese Tatsache verleitet zu der Kombination aus zentralen Planungmodellen und Internal Supply Chains. Bei genauerer Betrachtung ist aber festzustellen, dass in zahlreichen Unternehmen durchaus auch heterarchische Organisationelemente, zum Beispiel in Form von internen Märkten oder Verhandlungen, zu finden sind. Die Existenz derartiger, hybrider Strukturen in Unternehmen und damit einem Zusammenspiel aus Zentralstelle und dezentralen Einheiten wird in zahlreichen empirischen, praxisorientierten oder theoretischen Publikation beschrieben. Auf die Entwicklung hybrider Modelle, die diese Organisationsstruktur explizit berücksichtigen, wurde bislang jedoch verzichtet. Hier setzt diese Dissertation an. Im modellorientierten Teil der Arbeit werden am Beispiel der standortübergreifenden Losgrößenplanung Möglichkeiten zur Umsetzung der Organisationsstruktur aufgezeigt. Der experimentelle Teil der Arbeit enthält eine Analyse der entwickelten hybriden Modelle vor dem Hintergrund eines realistischen Entscheiderverhaltens. Hervorzuheben ist dabei die Beschreibung eines Laborexperiments, in dem Verhandlungsprozesse und -ergebnisse analysiert werden. Die zum Teil überraschenden Resultate besitzen weit über den Bereich der Losgrößenplanung hinaus Gültigkeit. Dass die Erkenntnisse dieser Arbeit generell über den Bereich der Losgrößenplanung hinausreichen, dafür sorgen die zahlreichen, skizzierten Ansätze und die allgemeinen experimentellen Erkenntnisse zum gesamten Internal Supply CHain Management und zur Zusammenarbeit zwischen zentralen Stellen und dezentralen Einheiten

Integration kooperationsfähiger Agenten in komplexen Organisationen: Möglichkeiten und Grenzen der Gestaltung hybrider offener Systeme

Ziel des Vorhabens ist es, die konzeptionellen und technischen Grundlagen für offene agenten-basierte Systeme, die mit den Problemen der Inkohärenz und der Heterogenität in komplexen Organisationen erfolgreich umgehen können, zu erforschen. Solche Systeme sind als sozionische Systeme unter dem Gesichtspunkt der hybriden Organisation der Aktivitäten menschlicher Akteure und künstlicher Agenten zu betrachten. Beispielhaft soll ein Prototyp entwickelt, mit Referenz auf die klinische Behandlungsplanung in einer sozio-technischen Testumgebung erprobt und später inkrementell implementiert werden. Anhand der organisationssoziologischen Literatur und einer Organisationsstudie in der Anwendungsdomäne Krankenhaussysteme sollen die sozialen Mechanismen in Organisationen zur Bewältigung inkohärenter Ziele und die Bedingungen erfolgreicher Kooperation untersucht werden, um der Informationstechnik neue Konzepte und sozionische Lösungsmodelle anbieten zu können. Parallel sollen die technischen Konzepte für Organisationsstrukturen und kooperative Verhaltensweisen der künstlichen Agenten verfeinert und evaluiert werden. Schließlich soll darüber hinaus ein relativ offenes hybrides Kooperationssystem prototypisch realisiert und in einer simulierten Testumgebung erprobt werden, um sie perspektivisch im laufenden Betrieb eines Krankenhauses einsetzen zu können. Traditionelle Informationssysteme stoßen auf Grenzen in komplexen Organisationen, die mit der Inkohärenz der Rationalitäten, der Heterogenität der Datenformate und Diskrepanzen zwischen lokalen und globalen Zielen zusammenhängen. Anstelle einer homogenen und zentral geplanten Dateninfrastruktur sollen in sozionischen Systemen akteur- und aufgabenbezogene Softwareagenten eine gleichzeitig flexible, aber kontrollierbare und für die Nutzer akzeptable Koordination der Aktivitäten gewährleisten. Die Entscheidung der Autoren, sich im Rahmen des Schwerpunktthemas 'Hybridgemeinschaften' auf Probleme komplexer Organisation und Kooperation in heterogenen Umfeldern (Universitätsklinik) zu konzentrieren, ermöglicht die Verwendung bewährter theoretischer Konzepte der Soziologie und moderner Techniken der VKI

Agentenbasierter Programmassistent zur Verwaltung von NC-Informationen in Produktionssystemen mit Kommunikationsnetzwerken

In den letzten Jahren hat sich die rapide Entwicklung der Elektrotechnik ebenso wie die der Softwaretechnologie auf die numerischen Steuerungen in den heutigen CNC-Maschinen groß ausgewirkt. Diese numerischen Steuerungen sind sowohl intelligenter und flexibler als auch mit größerer Internspeicherkapazität ausgerüstet. Dies führt zu einer Änderung der Art und Weise, wie DNC-Systeme zu etablieren sind, besonders solcher, die auf bisher verfügbaren, aber ungleichartigen DNC-Systemen basieren. In einem solch heterogenen DNC-System wird Datenspeicherungsfähigkeit stärker verteilt angeordnet, d.h., sie ist nicht nur in einem zentralen DNC-Server vorhanden, sondern auch in Terminals oder Steuerungen selbst angelagert. Diese Änderung des Archivierungsmittels benötigt neue DNC-Software, die die DNC-Grundfunktionen voll realisiert. Zudem sollte sie auch den neuen spezifischen Softwareanforderungen entsprechen und erlauben, neue Funktionen, z.B. Maschinendatenerfassung, Betriebsdatenerfassung usw., als Module hinzuzufügen. Derzeit wird die Agententechnologie bzw. ein MAS (Multiagentensystem) als ein aussichtsreicher Ansatz angesehen, um die Probleme der heutigen komplexen Softwaresysteme, wie ungleichartige Systemumgebungen und verteilte Strukturen, zu lösen. Die vorliegende Arbeit stellt die Idee zum Aufbau eines heterogenen DNC-Systems und die Konzipierung zur Gestaltung der agentenbasierten DNC-Software vor. Ausgehend von dem vorgestellten Lösungskonzept wird zudem der Programmassistent als erster Modul der agentenbasierten DNC-Software präsentiert.In the network-based DNC systems and especially heterogeneous DNC systems data get more distributed due to the ability to store not only in the DNC Server but also in the CNC controller or CNC Terminal. This leads a challenge to the DNC software in the implementation of its basic functions. The agent-based DNC software with assistants (ADNC) is suggested to solve the above problem. Its tasks are to collect distributed NC information and transfer data safely as well as performing other extended functions, i.e. NC program generation, machine data collection, production data collection, control machines in system, etc. The present work presented the concept to develop the ADNC and its first prototype. This prototype was developed in a process using a framework of agent-based assistants, called AgentAP. It is applicable on distributed manufacturing data and had been implemented on the agent platform JADE. The module Program Assistant, one of these prototype modules, which is responsible for management, bidirectional transfer, and monitoring change of NC programs, is also discussed

Integrationsaspekte der Simulation: Technik, Orgnisation und Personal, Karlsruhe, 7. und 8. Oktober 2010 = Integration Aspects of Simulation: Equipment, Organization and Personnell, Karlsruhe, 7th and 8th October 2010

Die Integration technischer, organisatorischer und personalorientierter Aspekte in Simulationsverfahren ist das Leitthema der 14. Fachtagung der Arbeitsgemeinschaft Simulation (ASIM) innerhalb der Gesellschaft für Informatik, die vom Institut für Arbeitswissenschaft und Betriebsorganisation im Oktober 2010 ausgerichtet wurde. Der vorliegende Tagungsband gibt somit einen vertiefenden Einblick in neue Entwicklungen und Beispiele guter Praxis der Simulation über den deutschsprachigen Raum hinaus