Simulationsbasierte Personaleinsatzplanung für komplexe Montagesysteme: Simulationsbasierte Personaleinsatzplanung für komplexe Montagesysteme

In der Klein- und Mittelserienfertigung von Maschinen, Anlagen und Großfahrzeugen spielt die kostenintensive manuelle Montage bis heute eine dominierende Rolle. Ein Grund dafür sind die speziellen Anforderungen an das technische Handling der Bauteile und Baugruppen sowie die teils komplizierte geometrische Gestalt der Teile und Einbauräume. Ein weiterer Grund besteht in der von den Herstellern zunehmend geforderten Produktvarianz. Dies bedingt immense Herausforderungen an eine effiziente Planung, Steuerung und Überwachung der Montageprozesse. Die Organisation der manuellen Montage derartiger Produkte ist jedoch schwer zu optimieren. Im Rahmen des nachfolgend vorgestellten Projektes wird ein neuer wissenschaftlich begründeter Lösungsansatz für die optimierte operative Einsatzplanung des Montagepersonals erarbeitet – ein hochkomplexes, sogenanntes Multiressourcen-Einsatzproblem.In the production of small and mid-size series of machines, facilities and large vehicles the cost-intensive manual assembly still plays a dominating role. Both huge costs for the automated handling of the components and assemblies and the complicated geometry of the parts and the assembly space are reasons for manual assembly. In addition, the increasing product variance due to highly customized configurations creates a large variety of requirements with respect to efficient assembly process design for the manufacturers. The product variants demanded by the customers as well as the constantly increasing complexity of the products cause immense challenges to efficient planning, control, and monitoring of the assembly process. However, the management of such complex manual assembly lines is difficult to optimize. In this paper, the authors outline a simulation-based scheduling heuristic for solving this problem

Konzeption für die Gestaltung von Manufacturing Execution Systems in serviceorientierten Architekturen

During globalization companies today are strongly under competitive pressure. It is necessary, that they are able to adapt to fast changing market situations. There are many possible solutions for this problem.For example Manufacturing Execution Systems (MES) should locate unknown opti-mization potentials and improve the value chain. These goals can be achieved by improving the processes and the process capability of the company.The required adaptability has to be provided by companies IT systems. The characteristics and the architecture goals of service oriented architectures (SOA) should deliver this flexibility. The SOA provides business functions as loose coupled software services. Thus business process changes should be implemented fast and easy.The benefits of both concepts are similar, but until now there is no analysis about the ability of SOA to implement an MES. In this diploma thesis I made this analysis. Thereby I created especially the business view of the software architecture considering the special requirements of MES.At the beginning I educed the SOA architecture goals from these requirements. Using these goals I compared existing service oriented design methods. After this I combined useful approaches to a new design method. Using these method I realized an exemplarily service architecture of a MES. The ability of SOA to implement an MES could be proved with the design method and the realized service architecture.These prove based on the educed architecture goals. The characteristics and the architecture goals of SOA are especially qualified to realize the special requirements of an MES.Durch die Globalisierung sehen sich die Unternehmen zunehmend einem stärker werdenden Wettbewerbsdruck ausgesetzt. Zusätzlich müssen sie sich an immer schneller ändernde Marktsituationen anpassen. In diesem Zusammenhang wurden verschiedene Konzepte zu Verbesserung der Konkurrenzfähigkeit entwickelt. Manufacturing Execution Systems (MES) sollen beispielsweise auf Ebene des Pro-duktionsmanagements versteckte Optimierungspotentiale finden und die Wertschöpfung dadurch dauerhaft erhöhen. Dieses Ziel soll durch die Verbesserung der Prozesse und der Prozessfähigkeit des Unternehmens erreicht werden. Die von den Unternehmen geforderte Anpassungsfähigkeit muss in hohem Maße durch die IT-Systeme unterstützt werden. Die Eigenschaften und Architekturziele einer serviceorientierten Architektur (SOA) versprechen genau diese Flexibilität. Durch die Bereitstellung von fachlichen Funktionen durch lose gekoppelte Softwareservices sollen Änderungen der Geschäftsprozesse schnell und einfach realisiert werden. Obwohl sich die versprochenen Vorteile beider Konzepte ähneln, wurde bisher noch nicht untersucht, ob sich die Umsetzung eines MES auf Basis einer SOA anbietet. Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit wurde diese Untersuchung durchgeführt. Dabei wurde im Besonderen der fachliche Entwurf der Softwarearchitektur unter Berücksichtigung der speziellen Anforderungen eines MES umgesetzt. Aus diesen Anforderungen wurden zunächst relevante SOA-Architekturziele abgeleitet. Auf dieser Grundlage wurden existierende serviceorientierte Entwurfsmethoden miteinander verglichen. Die zur Erfüllung der Anforderungen geeigneten Ansätze wurden anschließend zu einer neuen Entwurfsmethode kombiniert. Unter Verwendung dieser Methode wurde schließlich ein exemplarischer fachlicher Serviceentwurf eines MES erstellt. Die besondere Eignung einer SOA zur Umsetzung eines MES wurde an der Entwurfsmethode und an der fertigen Servicearchitektur nachgewiesen. Der Beweis wurde auf Basis der abgeleiteten Architekturziele erbracht. Diese Ziele wurden durch die Entwurfsmethode nachweislich umgesetzt. Abschließend wurde bewiesen, dass die speziellen Anforderungen eines MES durch die Eigenschaften einer SOA im besonderen Maße umgesetzt werden.Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 200

Ein personen- und aufgabengenauer Ansatz zur robusten Einsatzplanung von Flugpersonal mittels Optimierung und Simulation

In der vorliegenden Arbeit wird ein personen- und aufgabengenauer Ansatz zur robusten Einsatzplanung von Flugpersonal vorgestellt. Es wird beschrieben, wie Methoden der mathematischen Optimierung und der diskreten Simulation weiterentwickelt und kombiniert werden, um es Verkehrs- und Einsatzplanern zu ermöglichen, die Qualität ihrer Planungsergebnisse zu erhöhen und diese noch vor deren Umsetzung auf ihre dynamischen Eigenschaften hin untersuchen zu können. So wird die anonyme Einsatzplanung zunächst in Form einer klassischen Crew Pairing Problemformulierung abgebildet, die sämtliche Zusammenhänge und Nebenbedingungen der Planung anonymer Personalumläufe beinhaltet. Hierauf aufbauend wird unter Hinzunahme personen- und aufgabenindividueller Aspekte wie Qualifikationen und Anforderungen ein Ansatz zur Planung individueller Personalumläufe entwickelt: das Job Pairing Problem. Um die Alltagstauglichkeit der Optimierungsergebnisse zu gewährleisten, werden in dessen Rahmen gleichzeitig sowohl bewährte, auf Robustheit abzielende Planungsindikatoren als auch eigens entwickelte Konzepte zur effizienteren Nutzung der Personalressource berücksichtigt. Unter Verwendung von Verfahren der multikriteriellen Optimierung und unter Einbeziehung von Planungspräferenzen werden diese heterogenen und teilw. gegenläufigen Zielsetzungen innerhalb der Problemformulierung berücksichtigt. Weiterhin werden in der Arbeit mit der ShiftJob-Nachbarschaftsrelation und der SingleBranch&Price-Heuristik Ansätze vorgestellt, die in Kombination mit etablierten exakten und heuristischen Optimierungsverfahren zur Bestimmung zulässiger und qualitativ hochwertiger Lösungen herangezogen werden können. Um die Alltagstauglichkeit der durch die Optimierung erstellten Einsatzpläne sicherstellen zu können, wird in dieser Arbeit darüber hinaus ein Simulationsmodell entwickelt, das sämtliche relevanten Flugzeug- und Personalprozesse innerhalb des operativen Flugverkehrs abbildet und auch mögliche Störungen während der Planumsetzung berücksichtigt. Um auch das operative Management und deren auf Störereignisse ausgerichteten Recoverystrategien zu integrieren, werden ausgewählte Handlungsalternativen abgebildet, die insbesondere den Bereich des Crew-Recovery mit seinen verschiedenen Einsatzformen der Flugdienstreserve abdecken. Es wird die programmtechnische Umsetzung des Modells in Form einer plattformunabhängigen und leicht zu erweiternden Simulationsanwendung beschrieben. Abschließend werden durch Validierung und Anwendung dieses Programms dessen korrektes Verhalten und dessen Nützlichkeit sowohl für wissenschaftliche als auch praktische Fragestellungen nachgewiesen. Entstanden ist diese Arbeit im Rahmen des Projekts Computer Aided Traffic Scheduling (CATS), das am Lehrstuhl von Prof. Dr. Ewald Speckenmeyer am Institut für Informatik der Universität zu Köln ins Leben gerufen und das zwischenzeitlich als Kooperation mit der Technischen Hochschule Köln, der Kölner Verkehrs-Betriebe AG (KVB) und der Lufthansa CityLine fortgeführt wurde. Innerhalb dieses Projektes werden schon seit Jahren Planungsprobleme aus dem Verkehrsbereich untersucht, immer mit dem Ziel, diese effizienter und insbesondere im Hinblick auf deren Störungsanfälligkeit robuster lösen zu können

Bildung eines vernetzten Logistik- und Simulationszentrums

Das Forschungsvorhaben "Bildung eines vernetzten Logistik- und Simulationszentrums" (DFG-gefördertes Innovationskolleg) wurde an der TU Chemnitz von 1996-2000 erfolgreich bearbeitet. Erklärtes Ziel war der Aufbau eines Kompetenz- und Dienstleistungszentrums für Logistik und Simulation zur Realisierung eines an den Erfordernissen von KMU ausgerichteten, ganzheitlich integrierten und um die Einbeziehung von Humanpotentialen erweiterten Planungs-, Produktions- und Steuerungsansatzes. In den Teilprojekten: - Integriertes vernetztes Datenmanagement (Prof. Förster) - Simulationsgestützte integrierte Fabrikplanung (Prof. Wirth) - Simulationsgestützte integrierte Steuerung des Fabrikbetriebes (Prof. Petermann, Prof. Stanek) - Humanpotentialintegrierte Fabrikplanung und -steuerung (Prof. Enderlein) - Integration von Simulationssystemen zur Fabrikplanung und -steuerung (Prof. Köchel) wurden die Zielsetzungen 1. Aufbau und prototypische Realisierung eines Planungs-, Steuerungs- und Simulationssoftwarepools als Kern des Kompetenzzentrums 2. Auskopplung und Integration von Softwaresystemen und -komponenten zu Low-cost-Lösungen für typische Planungs- und Betreiberaufgaben bearbeitet und erfolgreich realisiert

Return-on-Investment in der Arbeitswissenschaft: Qualitäts- und Produktivitätsverbesserungen durch ergonomische Arbeitsplatzgestaltung

Die Absicherung einer methodisch richtigen und vollständigen Risikobewertung von Arbeitsplätzen erfolgt durch die stetige Weiterentwicklung von Methoden in der Arbeitswissenschaft. Fortschreitende Tendenzen zeigen, dass diese Entwicklung und die damit verbundene Etablierung in Unternehmen zukünftig eine bedeutende Rolle im produzierenden Gewerbe der Automobilindustrie einnehmen wird. Die Arbeitgeber sind insbesondere durch Gesetze und unternehmerischen Richtlinien den Mitarbeitern verpflichtet, eine ausführbare, erträgliche und zumutbare Arbeitstätigkeit zur Verfügung zu stellen. Dies zeigt sich in dem zunehmenden unternehmerischen Bestreben, Mitarbeiter wertschätzend, gesundheitsgerecht und gleichzeitig wertschöpfend im Produktions- bzw. Unternehmensprozess einzusetzen. Wertschätzung bedeutet in diesem Sinne alternsgerechte Arbeits- und Prozessgestaltung sowie die konzeptionelle Berücksichtigung sowohl ergonomischer Richtlinien als auch gesellschaftlicher Einflüsse. Unter Wertschöpfung ist dabei die quantitative Messung und Bewertung der resultierenden Effekte aus dem wertschätzenden und gesundheitsgerechten Mitarbeitereinsatz auf die Betriebskennzahlen zu verstehen. Die ergonomische Arbeitsplatzgestaltung rückt infolgedessen immer weiter in den Fokus von Automobilunternehmen. Dabei sind in den Planungsprozessen ergonomische Betrachtungen aufgrund fehlender Methoden oder mangelnder Verankerung in den Unternehmensprozessen bisher kaum möglich. Daher wird verstärkt auf nachträgliche bzw. korrektive Gestaltungsmaßnahmen der Arbeitsplätze zurückgegriffen. Dies ist jedoch mit zusätzlichen Kosten verbunden und bedarf gegebe-nenfalls eine monetäre Erfassung und Bewertung des resultierenden Nutzens. In der vorliegenden Dissertationsschrift wurde ein betriebswirtschaftlicher Ansatz zur Bewertung der korrektiven ergonomischen Verbesserung von Montagearbeitsplätzen in der Automobilfertigung der Volkswagen AG betrachtet. Hierzu wurde ein Return-on-Investment im Rahmen einer Kosten-Nutzen-Analyse nach den Bedürfnissen einer monetären Bewertbarkeit von ergonomischen Arbeitsplatzgestaltungsmaßnahmen angepasst. Dieses Modell wurde hinsichtlich Funktionalität, Plausibilität und praktischer Anwendung im Produktionsbereich eines Volkswagen-Werkes geprüft. Dabei wurden beeinflusste Kennzahlen mit den entstandenen Kosten ins Verhältnis gesetzt. Im Hinblick einer Produktivitätssteigerung und einer positiven Beeinflussung des Unternehmenserfolgs wurden die Kennzahlen Produktqualität und Fertigungszeit hinsichtlich ihrer Wirkung und Aussagekraft untersucht. Im Fokus einer zunehmenden ergonomischen Ausrichtung der Arbeitsplätze und -prozesse wird aktuell häufig anhand von bestehenden Fehlzeiten der Mitarbeiter argumentiert. Dies veranlasste in vorliegender Forschungsarbeit eine Beurteilung denkbarer Auswirkungen auf den Menschen und einer möglichen monetären Erfassung dieser Einflüsse zusätzlich durchzuführen. Zur Überprüfung einer positiven Wirkung auf den Betriebserfolg durch die Umsetzung ergonomischer korrektiver Maßnahmen wurden zwei Montagearbeitsplätze zur Kennzahlenbeurteilung herangezogen. Es zeigte sich trotz verschiedener Wirkungseffekte der Kennzahlen ein positives Ergebnis