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![]( "Buchcover ISBN 9783948514105")
Dynamische Steuerungsstrategien für innerbetriebliche Routenzugsysteme
von Christian LiebRoutenzugsysteme zur innerbetrieblichen Produktionsversorgung sind derzeit meist mit statischen Routen und festen Abfahrtstakten geplant. Geänderte Anforderungen an die Reaktionsfähigkeit der Systeme erfordern eine dynamische, flexible und dennoch robuste Produktionsversorgung. Eine statische Steuerung der Materialbereitstellung führt dann häufig zu einem ineffizienten oder instabilen Systembetrieb.
In dieser Arbeit wurde daher untersucht, wie dynamische Steuerungsstrategien konzipiert sein müssen, um kurzfristig bekannte Transportbedarfe unter der Berücksichtigung des aktuellen Systemzustands robust und effizient zu bearbeiten. Dazu wurden auf Basis einer modularen Struktur 18 Steuerungsstrategien mit unterschiedlichem Dynamisierungsgrad entwickelt und algorithmisch ausgestaltet. Wichtigste Bausteine für die dynamischen Module sind die Berücksichtigung von Zeitfenstern und effizienten Tourenbildungsalgorithmen. Als zugrundeliegendes mathematisches Optimierungsproblem wurde das Vehicle Routing Problem with Time Windows (VRPTW) identifiziert und durch den Einsatz einer Multiple Ant Colony System (MACS)-Metaheuristik gelöst.
Zur Bewertung der Steuerungsstrategien wurden ereignisdiskrete Simulationsexperimente durchgeführt. Für repräsentative Systemausprägungen und Einsatzszenarien wurden je Strategie die Kombinationen aus Umlaufbestand und Routenzügen, die zum Sicherstellen einer robusten Produktionsversorgung erforderlich sind, ermittelt. Je weniger Ressourcen benötigt werden, desto effizienter agiert eine Steuerungsstrategie. Je mehr Einsatzszenarien robust versorgt werden können, desto höher ist die Effektivität. Im Mittel führen dynamischere Modulausprägungen immer zu einer zumeist statistisch signifikanten Steigerung der Effektivität und Effizienz der Produktionsversorgung. Gerade die Effizienz einer Steuerungsstrategie variiert jedoch in Abhängigkeit des Routenzugsystems und Einsatzszenarios, so dass auch statische Steuerungsstrategien in manchen Fällen zu einem effizienzoptimalen Systembetrieb führen können. Insbesondere bei flexiblen Transportnetzwerken können die dynamischeren Strategien jedoch eine deutliche Einsparung an Transportressourcen ermöglichen.
Grundsätzlich muss die Auswahl einer Steuerungsstrategie immer in Abhängigkeit des konkreten Routenzugsystems und Einsatzszenarios erfolgen. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern dazu Anhaltspunkte und Handlungsempfehlungen.
In dieser Arbeit wurde daher untersucht, wie dynamische Steuerungsstrategien konzipiert sein müssen, um kurzfristig bekannte Transportbedarfe unter der Berücksichtigung des aktuellen Systemzustands robust und effizient zu bearbeiten. Dazu wurden auf Basis einer modularen Struktur 18 Steuerungsstrategien mit unterschiedlichem Dynamisierungsgrad entwickelt und algorithmisch ausgestaltet. Wichtigste Bausteine für die dynamischen Module sind die Berücksichtigung von Zeitfenstern und effizienten Tourenbildungsalgorithmen. Als zugrundeliegendes mathematisches Optimierungsproblem wurde das Vehicle Routing Problem with Time Windows (VRPTW) identifiziert und durch den Einsatz einer Multiple Ant Colony System (MACS)-Metaheuristik gelöst.
Zur Bewertung der Steuerungsstrategien wurden ereignisdiskrete Simulationsexperimente durchgeführt. Für repräsentative Systemausprägungen und Einsatzszenarien wurden je Strategie die Kombinationen aus Umlaufbestand und Routenzügen, die zum Sicherstellen einer robusten Produktionsversorgung erforderlich sind, ermittelt. Je weniger Ressourcen benötigt werden, desto effizienter agiert eine Steuerungsstrategie. Je mehr Einsatzszenarien robust versorgt werden können, desto höher ist die Effektivität. Im Mittel führen dynamischere Modulausprägungen immer zu einer zumeist statistisch signifikanten Steigerung der Effektivität und Effizienz der Produktionsversorgung. Gerade die Effizienz einer Steuerungsstrategie variiert jedoch in Abhängigkeit des Routenzugsystems und Einsatzszenarios, so dass auch statische Steuerungsstrategien in manchen Fällen zu einem effizienzoptimalen Systembetrieb führen können. Insbesondere bei flexiblen Transportnetzwerken können die dynamischeren Strategien jedoch eine deutliche Einsparung an Transportressourcen ermöglichen.
Grundsätzlich muss die Auswahl einer Steuerungsstrategie immer in Abhängigkeit des konkreten Routenzugsystems und Einsatzszenarios erfolgen. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern dazu Anhaltspunkte und Handlungsempfehlungen.