Optimierung der Werkzeugbereitstellung durch rechnergestützte Arbeitsfolgenbestimmung
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Diss. Reihe Fertigungstechnik, Band 17
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Abstract
The known organizational problems of the provision of production aids were taken as an opportunity to investigate the behavior of the tool supply in particular in intensive simulation experiments. Since the organizational problems include Due to the weaknesses of the known production planning, parameters were varied in the simulation that can be influenced by planning programs. The effects of different planning and control strategies on a flexible manufacturing system were considered. The graphic simulation system GRAFSIM served as an aid for the investigations. Based on the specified production orders, the processing of the orders in the production system is simulated and the degree of utilization of the individual machining centers is determined. On the basis of the simulated system performance, the influence of various parameter constellations could be shown and requirements for a workshop planning and control system could be set up. The requirements for a targeted use of path selection flexibility, a tool exchange strategy that can be selected depending on the situation, and planning algorithms for short-term planning that optimize tool requirements form the central findings from the simulation runs. Based on the recognized requirements, the basics for short-term, operative planning and control in flexible production areas are examined and their software-technical and application-oriented structure is developed. The tasks at the operational level are clearly structured and within the planning three central planning problems, the order selection, the choice of work station and the scheduling of the work cycle are determined. The planning results are matched to the available capacity and include a ward allocation plan and a production resource with a production schedule. The sequential control system then builds on these plans and tries to convert the plans into real production processes. This structure is used to design the WEPSSY planning and control system that meets the requirements. It consists of the two parts WESPLA and ALSTE and was specified as a framework in which different optimization and control strategies for the supply of production aids can be introduced, whereby the possibilities of optimization with methods of operation research are included. In particular, the work places value on situation-dependent and configurable algorithms that can be automatically and in dialog with the user adapted to current order combinations. The options for choosing a strategy for planning and control are explained in several examples. The planning levels not only take into account the primary manufacturing processes, but also include the work center for production resource preparation and the dynamically occurring setup processes. In this way, an occurring overload situation at these workplaces can be recognized and counteracted accordingly. It is believed that this approach minimizes the organizational problems in the provision and use of production resources.
Abstract
Die bekannten organisatorischen Probleme der Fertigunghilfsmittelbereitstellung wurden als Anlaß genommen, in intensiven Simulationsexperimenten insbesondere das Verhalten der Werkzeugversorgung zu untersuchen. Da die organisatorischen Probleme u.a. von den Schwächen der bekannten Produktionsplanung herrühren, wurden in der Simulation Parameter variiert, die von Planungsprogrammen beeinflußbar sind. Dabei wurden die Auswirkungen unterschiedlicher Planungs- und Steuerungsstrategien auf ein flexibles Fertigungssystem betrachtet. Als Hilfsmittel für die Untersuchungen diente das grafische Simulationssystem GRAFSIM. Auf der Basis der vorgegebenen Fertigungsaufträge werden damit die Abarbeitung der Aufträge im Fertigungssystem simuliert und der Auslastungsgrad der einzelnen Bearbeitungszentren ermittelt. Anhand der simulierten Systemleistung konnte der Einfluß verschiedener Parameterkonstellationen aufgezeigt und Anforderungen an ein Werkstattplanungs- und Steuerungssystem aufgestellt werden. Die Anforderungen nach einer gezielten Nutzung der Pfadauswahlflexibilität, nach einer situationsabhängig auswählbaren Werkzeugaustauschstrategie und nach Planungsalgorithmen für die kurzfristige Planung, die den Werkzeugbedarf optimieren, bilden die zentralen Erkenntnisse aus den Simulationsläufen. Aufbauend auf den erkannten Anforderungen werden die Grundlagen für eine kurzfristige, operative Planung und Steuerung in flexiblen Fertigungsbereichen untersucht und ihre softwaretechnische sowie anwendungsorientierte Struktur entwickelt. Die Aufgaben in der operativen Ebene erhalten eine klare Gliederung und innerhalb der Planung werden drei zentrale Planungsprobleme, die Auftragsauswahl, die Arbeitsstationswahl und die Arbeitsgangterminierung bestimmt. Die Planungsergebnisse sind jeweils mit der zur Verfügung stehenden Kapazität abgeglichen und umfassen einen Stationsbelegungsplan und einen mit Terminen versehen Fertigungshilfsmittel Bereitstellplan. Auf diesen Plänen baut dann die Ablaufsteuerung auf, die versucht, die Pläne in das reale Fertigungsgeschehen umzusetzen. Mit dieser Struktur erfolgt die Konzeption des Planungs- und Steuerungssystems WEPSSY, das den gestellten Anforderungen genügt. Es besteht aus den beiden Teilen WESPLA und ALSTE und wurde als ein Rahmen spezifiziert, in den unterschiedliche Optimierungs- und Steuerungsstrategien für die Fertigungshilfsmittelversorgung eingebracht werden können, wobei die Möglichkeiten der Optimierung mit Methoden des Operation Research einbezogen werden. Insbesondere wird in der Arbeit Wert auf situationsabhängige und konfigurierbare Algorithmen gelegt, die sich automatisch und im Dialog mit dem Benutzer an aktuelle Auftragszusammenstellungen anpassen lassen. Die Möglichkeiten zur Strategiewahl für Planung und Steuerung werden in mehreren Beispielen erläutert. Die Planungsstufen berücksichtigen dabei nicht nur die primären Fertigungsverfahren, sondern beziehen auch die Arbeitsplätze der Fertigungshilfsmittelvorbereitung und die dynamisch auftretenden Rüstvorgänge mit ein. So kann bereits bei der Vorausplanung eine u.U. auftretende Überlastsituation an diesen Arbeitsplätzen erkannt und entsprechend gegengesteuert werden. Es wird angenommen, daß sich durch diese Vorgehensweise die organisatorischen Probleme bei der Fertigungshilfsmittelbereitstellung und -Nutzung auf ein Minimum verringern lassen.