Coupling order release methods with autonomous control methods – an assessment of potentials by literature review and discrete event simulation

[EN] Production planning and control faces increasing uncertainty, dynamics and complexity. Autonomous control methods proved themselves as a promising approach for coping with these challenges. However, there is a lack of knowledge regarding the interaction between autonomous control and precedent functions of production planning and control. In particular, up to now previous research has paid no attention to the influence of order release methods on the efficiency of autonomous control methods. Thereby, many researchers over the last decades provided evidence that the order release function has great influence on the logistic objective achievement in conventional production systems. Therefore, this paper examines the influence of order release methods on the efficiency of autonomous control methods by both theoretic evaluation and discrete event simulation. The simulation results indicate an overall high influence. Moreover, the logistic performance differs considerably depending on the implemented order release methods and the combinations of order release methods with autonomous control methods. The findings highlight demand for further research in this field.This research was funded by the German Research Foundation (DFG) under the reference number SCHO 540/26-1 “Methods for the interlinking of central planning and autonomous control in production”.Grundstein, S.; Schukraft, S.; Scholz-Reiter, B.; Freitag, M. (2015). Coupling order release methods with autonomous control methods – an assessment of potentials by literature review and discrete event simulation. International Journal of Production Management and Engineering. 3(1):43-56. https://doi.org/10.4995/ijpme.2015.3199SWORD435631Park, H.-S., & Tran, N.-H. (2012). An autonomous manufacturing system based on swarm of cognitive agents. Journal of Manufacturing Systems, 31(3), 337-348. doi:10.1016/j.jmsy.2012.05.002Pinedo, M. L. (2008). Scheduling. theory, algorithms and systems. New York, USA: Springer.Rekersbrink, H. (2012). Methoden zum selbststeuernden Routing autonomer logistischer Objekte. (doctoral disserta-tion). Universität Bremen, Bremen, Germany.Scholz-Reiter, B., Böse, F., Jagalski, T., & Windt, K. (2007a). Selbststeuerung in der betrieblichen Praxis. Ein Framework zur Auswahl der passenden Selbststeuerungsstrategie. Industrie Management, 23(3), 7-10.Scholz-Reiter, B., Freitag, M., de Beer, C., & Jagalski, T. (2006). The influence of production network's complexity on the performance of autonomous control methods. Proceedings of the 5th CIRP International Seminar on Computation in Manufacturing engineering, 317-320.Scholz-Reiter, B., Freitag, M., de Beer, C., & Jagalski, T. (2005b). Modelling and Analysis of Autonomous Shop Floor Control. Proceedings of 38th CIRP International Seminar on Manufacturing Systems, 16-18.Scholz-Reiter, B., & Scharke, H. (2000). Reaktive Planung. Industrie Management, 16(2), 21-26.Weng, M. X., Wu, Z., Qi, G., & Zheng, L. (2008). Multi-agent-based workload control for make-to-order manufacturing. International Journal of Production Research, 46(8), 2197-2213. doi:10.1080/00207540600969758Westphal, J. R. (2001). Komplexitätsmanagement in der Produktionslogistik - ein Ansatz zur flussorientierten Gestal-tung und Lenkung heterogener Produktionssysteme. Wiesbaden, Germany: Deutscher Universitäts Verlag.Wiendahl, H.-P. (Ed.). (1991). Anwendung der belastungsorientierten Auftragsfreigabe. Munich, Germany: Carl Hanser.Wiendahl, H.-P. (1997). Fertigungsregelung. Logistische Beherrschung von Fertigungsabläufen auf Basis des Trich-termodells. Munich, Germany: Carl Hanser.Wiendahl, H.-P. (Ed.). (2005). Betriebsorganisation für Ingenieure. Munich: Hanser.Wyssusek, B. (1999). Grundlagen der Systemanalyse. In Krallmann, H., Frank, H., & Gronau, N. (Eds.), Sytemanalyse im Unternehmen (pp. 19-43). Munich, Germany: Oldenbourg

Analysis of reactive scheduling problems in manufacturing systems

Ankara : The Department of Industrial Engineering and the Institute of Engineering and Sciences of Bilkent Univ., 1997.Thesis (Master's) -- Bilkent University, 1997.Includes bibliographical references.In this study we develop a new scheduling algorithm for the job shop problem. The proposed algorithm is a heuristic method based on the filtered beam search. After extensive analyses on the evaluation functions and search parameters of the beam search, we measure the performance of the algorithm in terms of quality of solutions and CPU times for both the makespan and mean tardiness criteria. In the second half of the research, we study the reactive scheduling problem. Specifically, we analyze several reactive methods such as no response, periodic response and continuous response under various experimental conditions. The beam search based partial scheduling is also studied in this thesis. The method is analyzed for both deterministic and stochastic environments under several job shop configurations.Bayız, MuratM.S

Diseño de un modelo de reprogramación de la producción bajo condiciones de incertidumbre en el proceso de aprovisionamiento de materias primas

El curso de esta investigación permitió desarrollar un modelo de reprogramación de la producción como respuesta a una interrupción ocasionada por la no disponibilidad de materia prima de sus tareas o trabajos, con el objetivo de obtener una nueva programación lo más cercana posible a la programación inicial obteniendo resultados similares a las métricas de Makespan y Tardanza total. Para obtener este modelo, se desarrolló en MATLAB un modelo inicial de programación para Flow shop para minimización de Makespan en base al algoritmo genético de Chu-Beasley; luego, en base al modelo anterior, se desarrolló un modelo de programación para Flexible Flow Shop para la solución de un problema bi-objetivo (minimización del Makespan y Tardanza total), y en base a éste, se logró desarrollar el modelo de reprogramación de la producción que minimiza la sumatoria de la diferencia de los tiempos de inicio de los trabajos entre la programación inicial y la nueva secuencia, y a su vez, minimiza la tardanza total.MaestríaMagister en Ingeniería Industria

Utilisation d’ordres partiels pour la caractérisation de solutions robustes en ordonnancement

Ce travail s’intéresse à la caractérisation hors ligne d’ensembles flexibles de solutions en ordonnancement. Il s’inscrit dans le champ de l’ordonnancement robuste pour lequel on désire construire un ensemble d'ordonnancements relativement insensible, du point de vue de ses performances, aux événements imprévus survenant lors de la mise en œuvre en environnement perturbé. L’approche robuste proposée est de type proactif-réactif. Elle s’est particulièrement focalisée sur la phase proactive où il s'agit d’anticiper la mise en œuvre de l’ordonnancement, en construisant au plus tôt une organisation relativement insensible aux perturbations, tout en disposant d’indicateurs relatifs à la performance temporelle.\ud Dans un premier temps, le problème d’ordonnancement à une machine est étudié. Pour ce problème, un ordre partiel dominant basé sur une analyse de structure d’intervalles est décrit. Cet ordre partiel caractérise un ensemble dominant de solutions de cardinalité calculable, dont la performance au mieux et au pire, en terme de retard algébrique, peut être déterminée en temps de calcul polynomial. Deux approches d’ordonnancement robuste sont ensuite proposées permettant soit de caractériser toutes les séquences optimales contenues dans l’ensemble dominant initial, soit de trouver un compromis flexibilité / performance acceptable.\ud Dans un deuxième temps, les problèmes d’ordonnancement à plusieurs machines sont considérés. Un ordre partiel suffisant est d'abord proposé pour le problème flow shop de permutation à deux machines. Deux algorithmes utilisant les résultats obtenus pour le problème à une machine, sont ensuite présentés dans le cadre de problèmes de type job shop.\ud This work aims at characterizing offline sets of scheduling solutions which aim at providing some flexibility. It belongs to the field of robust scheduling where one wants to build a schedule which is insensitive, regarding its performances, to unforeseen events which occur during the schedule execution in a disrupted environment. The proposed robust approach is of proactive-reactive type. It focuses, in particular, on the proactive phase which aims at anticipating the execution of the schedule by building as soon as possible an organization which is relatively insensitive to disruptions, while possessing some indicators related to the temporal performance.\ud In the first part, the one machine scheduling problem is studied. For this problem, we describe a dominant partial order which is based on an analysis of particular interval structures. This partial order characterizes a set of solutions having a calculable cardinality. Moreover, the best and the worst performances of this solution set, in term of lateness, can be computed in a polynomial time. Then, two robust scheduling approaches are proposed, which allow either to characterize all optimal sequences contained in the initial dominant set or to find an acceptable flexibility / performance trade-off. \ud In the second part, we are interested in scheduling problems with several machines. A sufficient partial order is firstly proposed for the two-machine permutation flow shop problem. Then, two algorithms using the results for the one machine problem are presented in order to solve the job shop problem.\u

Voraussicht zur Verbesserung der Zielerreichung bei prioritätsregelgesteuerter Produktion

In der vorliegenden Arbeit wird ein umfassender Überblick zum Thema Voraussicht im Rahmen der Ablaufplanung gewährt. Zunächst werden die unterschiedlichen Verfahren aus allen Bereichen der Ablaufplanung dargestellt und klassifiziert. Darauf folgend werden neu entwickelte Verfahren vorgestellt, die als Repräsentanten ihrer Klassen zur Erweiterung von Prioritätsregeln eingesetzt werden können. Dabei handelt es sich um ein modulares Konzept, das es gestattet, die Einzelmechanismen in beliebiger Kombination einzusetzen. Zur Überprüfung der Wirksamkeit findet eine Untersuchung aller entwickelten Verfahren im Rahmen eines stochastisch dynamischen Job Shops mithilfe umfangreicher Experimente statt. Bestandteil dieser experimentellen Studie ist auch die Untersuchung der Wechselwirkungen der verschiedenen Voraussichtsmechanismen. Die Experimentergebnisse zeigen auf, dass Voraussicht in vielen Situationen zur Verbesserung der Zielerreichung eingesetzt werden kann und liefern zudem zahlreiche Erkenntnisse über den Einfluss der Systemparameter auf die Vorteilhaftigkeit der einzelnen Voraussichtsklassen