Flexibles Job-Shop Scheduling in einer Glasfabrik

Präsentation zum Thema: "Flexibles Job-Shop Scheduling in einer Glasfabrik"—  Präsentation transkript:

1 Flexibles Job-Shop Scheduling in einer Glasfabrik
Petra Bartalszky und René C. Kiesler

2 Flexibles Job-Shop Scheduling
Überblick Einführung Das Planungsproblem Lösung des Planungsproblems Flexibles Job-Shop Scheduling

3 Flexibles Job-Shop Scheduling
Einleitung Wie werden Jobs geplant? Gegeben: Mehr als 3000 verschiedene Produkte Job-shop make-to-order Produktion Lager klein halten (fertig / halbfertig) Lieferzeit optimieren Flexibles Job-Shop Scheduling

4 Flexibles Job-Shop Scheduling
Produkte Flexibles Job-Shop Scheduling

5 Schema einer Glasfabrik
Flexibles Job-Shop Scheduling

6 Flexibles Job-Shop Scheduling
Ein erster Ansatz Überlappende Operationen Start des Verpackens während die Produktion noch läuft Operationen synchronisieren Rahmenbedingungen (Maschinenverfügbarkeit, Urlaub…) Flexibles Job-Shop Scheduling

7 Flexibles Job-Shop Scheduling
Überlegungen Geschmolzenes Glas muss sofort weiterverarbeitet werden Glasblasen teilweise automatisiert Maschinen sind teilw. Multitaskingfähig Mache Maschinen stehen 24 Stunden zur Verfügung, andere nicht Verpackung geschieht manuell Flexibles Job-Shop Scheduling

8 Flexibles Job-Shop Scheduling
Planungssystem Zwei Ansätze entweder Bestellungen einplanen und Kunden ein Liefertermin vorschlagen oder Bestellungen planen so gut es geht um möglichst alle Liefertermine zu halten Flexibles Job-Shop Scheduling

9 Das Planungsproblem

10 Flexibles Job-Shop Scheduling
Ist- vs. Soll- Zustand Ist-Zustand: Planung für Massenproduktion versch. Flaschen/ Farben workload balancing Soll-Zustand: Flexibler job-shop versch. Produkte (nicht nur Flaschen) process balancing (Schmelze, formen, Verpackung) Flexibles Job-Shop Scheduling

11 Flexibles Job-Shop Scheduling
Modell Flexibles Job-Shop Scheduling

12 Flexibles Job-Shop Scheduling
J1, … Jm Produkte und Komponenten Vorrangbedingungen (J2 braucht ein Teil das J1 herstellt) Liefertermin / frühestes / spätestes Dringlichkeitsstufe Flexibles Job-Shop Scheduling

13 Flexibles Job-Shop Scheduling
können sich überschneiden können um Ressourcen konkurrieren Flexibles Job-Shop Scheduling

14 Flexibles Job-Shop Scheduling
Operationen Oij i… Jobnr. j…Operationsnr. von einer/ mehreren Maschinen bearbeitet Reihenfolge der Maschinen vorgegeben können sich überschneiden Flexibles Job-Shop Scheduling

15 Flexibles Job-Shop Scheduling
Maschinen M1, …, Mn Inkludiert Fachkräfte (Formung, Verpackung, Dekoration, …) Schichten/ Verfügbarkeit Intervalle von Nichtverfügbarkeit Manche Multitaskingfähig Flexibles Job-Shop Scheduling

16 Flexibles Job-Shop Scheduling
Synchronisation [1/2] Einige Operationen haben no-wait mode (z.B. geschmolzenes Glas) no-wait mode wird Stück für Stück angewandt Flexibles Job-Shop Scheduling

17 Flexibles Job-Shop Scheduling
Synchronisation [2/2] Synchronisation muss in-time passieren Bearbeitungszeit kann nicht im Vorhinein bestimmt werden Verschiedene Arbeitsschichten sind möglich Flexibles Job-Shop Scheduling

18 Flexibles Job-Shop Scheduling
Ziele [1/2] Minimierung der Gesamtkosten in Bezug auf die Fertigstellungszeiten der versch. Jobs die für ein Produkt nötig sind. Flexibles Job-Shop Scheduling

19 Flexibles Job-Shop Scheduling
Ziele [2/2] Weitere Ziele Arbeit minimieren Intervalle zwischen Operationen minimieren Maschinen mit hoher Priorität verwenden Flexibles Job-Shop Scheduling

20 Lösung des Planungsproblems

21 Flexibles Job-Shop Scheduling
Ist- vs. Soll-Zustand Heuristik Lösung hat gute Qualität Kurze Berechnungszeit (für online use) Problem nach Dringlichkeit der Bestellungen aufteilen Phase 1: durchführbare Lösung Phase 2: Optimierung dieser Lösung Flexibles Job-Shop Scheduling

22 Phase 1: durchführbare Lösung
Jede Operation so früh als möglich beginnen Kompakte Planung (Lagerung vermeiden) Maschinenauslastung maximieren Arbeitsaufwand minimieren Es wir bis zu einem Zeitpunkt T geplant Flexibles Job-Shop Scheduling

23 Phase 1: Algorithmus [1/5]
Job 1: 500 Gläser graviert Logo 1 Job 2: 1000 Flaschen geprägt Logo 2 Job 3: 800 Stamperl graviert Logo 1 Jobs konkurrieren um Ressourcen Ablauf: Schmelzen blasen gravieren/prägen kühlen verpacken Flexibles Job-Shop Scheduling

24 Phase 1: Algorithmus [2/5]
Step 0 : t= 0, Bestimmen der Operationen die eine Maschine durchführen kann und erzeuge eine Warteschlange Q. GBM Q1: J1 blasen, J2 blasen, J3 blasen GBM Q2: J1 blasen, J2 blasen, J3 blasen Flexibles Job-Shop Scheduling

25 Phase 1: Algorithmus [3/5]
Step 1 : zuweisen der Operationen an die Maschinen GBM 1: J1 blasen, in der Queue bleibt J3 blasen GBM 2: J2 blasen, in der Queue bleibt J3 blasen Flexibles Job-Shop Scheduling

26 Phase 1: Algorithmus [4/5]
Step 2 : wenn alles Jobs beendet – STOP, wenn nicht Step 3. Step 3: für jede Warteschlange neu berechnen wann die Operationen frühestens starten können. Flexibles Job-Shop Scheduling

27 Phase 1: Algorithmus [5/5]
Step 4: neuen Zeitpunkt t berechnen wann die nächste Operation (im Gesamtsystem) starten kann: wenn die Maschine frei ist oder, wenn eine Operation aus der Wartschleife bereit ist Wenn t > T ist der Planungshorizont erreicht => STOP, wenn nicht, zurück zu Step1 Flexibles Job-Shop Scheduling

28 Phase 2: Lösung verbessern
Durch Simple Move Operation / Block changes starting time durch Double Move Zwei Jobs vertauschen Flexibles Job-Shop Scheduling

29 Flexibles Job-Shop Scheduling
Phase 2: Überlegungen Nur durchführbare Verschiebungen sind erlaubt Charakteristika der Suche nach Kandidaten Verschiebung nach rechts leichter als nach links Zuerst Jobs ohne Nachfolger Flexibles Job-Shop Scheduling

30 Phase 2: Algorithmus [1/2]
Verschiebe Jobs ohne Nachfolger, und verbessere den Fertigstellungstermin Beim Ende anfangen Alle möglichen Beginnzeiten beachten Verschieben, wenn neue Position gefunden wurde Wenn Verschiebung nicht möglich weiter mit den Vorgängeroperationen Flexibles Job-Shop Scheduling

31 Phase 2: Algorithmus [2/2]
Verschiebe Jobs um Arbeitsaufwand zu minimieren Für jeden Job: Wenn alle Nachfolger vor ihren Lieferterminen fertig sind, verschiebe diesen Job nach rechts Wenn ein Nachfolger nach dessen Liefertermin fertig wird, verschiebe Job nach links Wenn etwas verschoben wurde, zurück zu Phase 1! Flexibles Job-Shop Scheduling

32 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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