Henrik Prinzhorn

Abschluss:
M. Sc.
Funktion:
Projektingenieur
Schwerpunkte:
Produktionsplanung & -steuerung, Operation Research, Materialflusssimulation 
Telefon:
+49 (0)511 279 76-446
E-Mail:
prinzhorn@iph-hannover.de
vCard:
vCard
Xing:
https://www.xing.com/profile/Henrik_Prinzhorn

Veröffentlichungen

Produktbezogene Fehlerkosten können durch die Berücksichtigung menschlicher Leistungsschwankungen in der Belegungsplanung reduziert werden. In diesem Artikel wird das Problem der Belegungsplanung als mathematisches Problem formuliert und mit produktbezogenen Fehlerkosten und Logistikkosten erweitert. Produktbezogene Fehlerkosten steigen mit der Überbeanspruchung des operativen Personals. Die Logistikkosten basieren auf dem Umlaufbestand und der Durchlaufzeit. Die kostmäßige Definition der betrachteten Zielgrößen ermöglicht schließlich eine simultane Optimierung der Belegungsplanung. Zudem wird ein Memetischer Algorithmus (MA) zur Lösung des mathematischen Problems entwickelt. Im evolutionären Prozess des Memetischen Algorithmus ist ein lokales Suchverfahren sowie Reparaturverfahren integriert, um die Lösungsfindung zu beschleunigen und zu zu verbeseen. Schließlich wird der Einfluss von produktbezogenen Fehlerkosten auf die Gesamtkosten eines Belegungsplan untersucht.

flexible Belegungsplanung, memetischer Algorithmus, menschliche Leistugnsschwankungen, Fehlerkosten

In diesem Artikel wird das flexible job-shop scheduling problem um die Betrachtung von Energiekosten erweitert, die infolge der Lastspitze entstehen. Zudem werden weitere Zielgrößen, wie der Bestand und die Durchlaufzeit, mit in die Zielfunktion aufgenommen. Somit kann ein Produktionsplan simultan hinsichtlich der entstehenden Energie- und Logistikkosten optimiert werden.

Das entstehende energy-costs-aware flexible job-shop scheduling problem (EFJSP) wird mathematisch beschrieben und ein memetischer Algorithmus (MA) zur Lösung vorgestellt. In dem MA wird der evolutionäre Prozess um eine lokale Suche erweitert. Zusätzlich werden Reparaturverfahren angewendet, um im evolutionären Prozess entstandenen Unzulässigkeiten zu beheben. Ein Potential zur Senkung der Kosten eines Produktionsplans infolge der Berücksichtigung von Energieverbräuchen wird aufgezeigt.

Memetischer Algorithmus, Energiekosten, Lastspitze, Produktionsplan

Aufgrund der thermischen und mechanischen Belastungen infolge der hohen Rohteiltemperaturen von bis zu 1280 °C, der großen Gesenk-Innendrücke und des ausgeprägten Werkstoffflusses entlang der Gesenkoberflächen ist der Werkzeugverschleiß beim Gesenkschmieden besonders hoch. Ein fortgeschrittener Werkzeugverschleiß führt zu Instandhaltungsaufwänden, Produktionsstillstandzeiten, und im schlimmsten Fall zum Werkzeugbruch und ist daher ein Hauptkostenfaktor beim Gesenkschmieden.

Am Institut für Integrierte Produktion Hannover wurde der Zusammenhang zwischen dem Verschleiß von Schmiedewerkzeugen von der gewählten Losgröße nachgewiesen. Auf Basis der Ergebnisse können künftig lnstandhaltungsabläufe optimiert und Kosten reduziert werden.

Schmieden, Stahl, Verschleiß, Losgröße

Wenn Unternehmen schon bei der Belegungsplanung darauf achten, dass ihre Mitarbeiter nicht überlastet werden, können sie Produktionsfehler vermeiden, die Qualität ihrer Produkte steigern und Kosten sparen. Daran forscht das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH).

Belegungsplanung, Menschliche Leistungskurve, Fehlerkosten

XXL-Produkte werden oft nach dem Baustellenprinzip montiert, d.h. das Produkt wird während der Montage nicht durch die Fabrik bewegt, sondern befindet sich an einer festen Position. Während der Montage verändern sich dabei die Flächenanforderungen eines solchen Produktes ständig. Einerseits wächst das Produkt selbst bei jedem Montageschritt, während auf der anderen Seite temporäre Flächen für Lagerung, Maschinen oder Arbeitsbereiche erforderlich sind. Derzeit ist es üblich, einen festen Bereich für jedes Produkt zu reservieren, um Überschneidungen oder Kollisionen mit anderen Baugruppen zu vermeiden. Dieser reservierte Bereich entspricht der Überlagerung der maximalen Ausmaße aller erforderlichen Flächen des Produkts, wodurch jedwede Dynamik der Flächen vernachlässigt wird. Bei dieser Vorgehensweise wird die Fläche im Laufe des Montageprozesses allerdings schlecht genutzt. Wenn die verfügbare Fläche eine knappe Ressource ist, führt eine systematische Anordnung der Produkte, die den dynamischen Flächenanforderungen Rechnung trägt, zu einer erhöhten Flächenauslastung und Produktivität. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse einer Studie über die Anordnung von Montageobjekten vorgestellt, die dynamische, konkurrierende Flächenanforderungen berücksichtigt. Zuerst wird die Problemsituation erläutert. Anschließend wird die bestehende Forschung zu verwandten Themen beschrieben und auf die Möglichkeit einer Anpassung bestehender Methoden ausgewertet. Dann wird ein neu entwickeltes, mathematisches Optimierungsmodell vorgestellt, das eine optimale Anordnung von dynamischen Bereichen unter Berücksichtigung logischer und praktischer Einschränkungen berechnet. Um schließlich das Potenzial der entwickelten Methode zu quantifizieren, werden einige Testreihenergebnisse vorgestellt, die die mögliche Erhöhung der Flächenauslastung zeigen.

XXL-Produkte, Dynamische Flächenanordnung, Layoutplanung

In der Produktion lassen sich durch den optimalen Einsatz des Produktionsfaktors „Mensch“ produktbezogene Fehlerkosten reduzieren und die Qualität erhöhen. Hierfür müssen menschliche Leistungsschwankungen in der Produktionsplanung und -steuerung berücksichtigt werden. Dieser Artikel stellt die Grundlagen einer Methode für eine qualitätsorientierte Belegungsplanung unter Berücksichtigung menschlicher Leistungsschwankungen im Tagesverlauf vor.

Produktionsplanung und -steurung, Leistungskurve, Qualität

Die hohe Störfanfälligkeit bei der Montage großskaliger Produkte verlangt eine kurzfristige Auswahl von Maßnahmen zur Reaktion auf Störungen, um Auswirkungen wie Lieferantenverspätungen oder Auslastungsverluste zu reduzieren. Die Nutzung von Flexibilitätspotenzialen eines Produktionssystems stellt einen Ansatz dar, um diese Herausforderungen zu bewältigen. Dieser Fachbeitrag zeigt auf, welche Flexibilitätspotenziale in diesem speziellen Umfeld zur Verfügung stehen und genutzt werden können.

Montage, Produktionsmanagement, Störungsmanagement

Die Losgrößenbildung ist eine wichtige Aufgabe der Produktionsplanung und -steuerung. Bei der Losgrößenbildung wird üblicherweise auf losgrößenabhängige Auftragsauflage- sowie Lagerhaltungskosten zurückgegriffen. Modelle zur Losgrößenbildung vernachlässigen jedoch den Aspekt von losgrößenabhängigen Instandhaltungskosten. Der Werkzeugverschleiß ist für Schmiedeunternehmen aber von hoher wirtschaftlicher Bedeutung, weil die Werkzeugkosten einen Hauptfaktor der Herstellungskosten darstellen.

Produktionsplanung und -steurung, Losgrößenbildung, Prozesstabilität

Die Montage von großskaligen Produkten wie Flugzeugen, Lokomotiven und Windkraftanlagen ist häufig gestört. Die Hauptursache liegen in der Materialversorgung und Kapazitätsverfügbarkeit der Ressourcen. Dies hat einen negativen Einfluss auf Logistikleistung eines Unternehmens, welches großskalige Produkte produziert. Im Fall einer Störung ist die Identifikation, Bewertung und Auswahl eines alternativen Montageprozess in der Praxis eine große Herausforderung. Aus diesem Grund wird in diesem Beitrag ein Ansatz, basierend auf einem Optimierungsmodell für die Identifizierung alternativer Montageprozesse, vorgestellt. Das Optimierungsmodell beschreibt eine projektbezogene Montage von großskaligen Produkten als ressourcenbeschränktes Reihenfolgeproblem unter Berücksichtigung praxisnaher Restriktionen. Für die Bewertung von alternativen Montageprozessen wird eine kostenbasierte Definition der logistischen Zielgrößen (Liefertermintreue, Durchlaufzeit, Bestand, Auslastung) heran gezogen. 

Montagesteuerung, logistische Zielgrößen, Optimierungsmodell

Die Demontage von großskaligen Produkten (wie Windenergie-, Kran- oder Förderanlagen), auch als  XXL-Produkte bezeichnet, gewinnt zunehmend an Bedeutung. Ein Grund dafür sind die begrenzten Laufzeiten der Anlagen. Die Herausforderung der Demontage liegt in der Positionierung zwischen der zum Teil aufwändigen und teuren Demontage am Einsatzort und dem teuren Abtransport von Einzelteilen zu einer Demontagefabrik. Aus diesem Grund soll im Rahmen eines Forschungsprojektes „DemoNet“ ein Wirkmodell entwickelt werden, welches Unternehmen bei der Gestaltung eines XXL-Demontagenetzwerkwerkes unterstützt. Die Forschungshypothese besteht darin, dass eine verteilte Demontage aus ökologischen, ökonomischen und logistischen Gesichtspunkten sinnvoller ist. Die Grundlage für das Vorhaben bildet die Erweiterung eines Standortplanungs- und Allokationsproblems als mathematisches Optimierungsmodell zur Demontage von XXL-Produkten. Zur Lösung des Optimierungsproblems wird ein genetischer Algorithmus entwickelt.

Demontageplanung, Demontage-Netzwerke, Wirkmodell, Lösungsheuristik, Standortplanungsproblem

Die Montage großskaliger Produkte ist von einer hohen Störanfälligkeit geprägt. Um die Dauer eines Montagestillstandes zu verkürzen, haben das WZL der RWTH Aachen und das IPH Hannover gemeinsam eine Methode entwickelt, welche die Identifikation von Montageplanalternativen und deren Bewertung anhand der logistischen Zielgrößen im Störungsfall ermöglicht. Bestand, Auslastung, Durchlaufzeit und Termintreue werden in Kosten überführt und Montagepläne somit mittels einer Größe vergleichbar.

Produktionsplanung und -steurung, Montage, Logistische Zielgrößen

Die Montage von großskaligen Produkten ist üblicherweise nach dem Baustellenprinzip organisiert. Für jedes zu montierende Endprodukt nimmt der Flächenbedarf mit zunehmender Montagezeit zu, weshalb eine feste Fläche reserviert wird, welche der maximalen Ausdehnung des Produktes entspricht. Da die vorhandene Fläche begrenzt ist, konkurrieren die einzelnen Produkte um diese. Hieraus resultieren hohe Flächenbedarfe und schlechte Flächennutzungsgrade. Deshalb sollten zeitveränderliche, konkurrierende Flächenbedarfe in der Planung von Fabriklayouts berücksichtigt werden.

Layoutproblem, zeitdynamisch, konkurrierende Flächen

Die Montage von großskaligen Produkten wird oft durch verspätete Materiallieferungen oder unzureichender Verfügbarkeit von Kapazitäten gestört. Im Störfall ermöglicht der Ansatz zur Identifizierung von alternativen Montagesequenzen anhand der Produktstruktur Montagestillstände zu vermeiden.

Großskalige Produkte (XXL-Produkte), kurzfristige Umplanung der Montage, alternativer Montageprozess

Durch den optimalen Einsatz des Produktionsfaktors "Mensch" hinsichtlich deren Leistungsfähigkeit wird es durch Berücksichtigung menschlicher Leistungsschwankungen im Tagesverlauf möglich, produktbezogene Fehlerkosten zu reduzieren und die Qualität zu erhöhen. Hierzu muss die Integration der menschlichen Leistungsschwankungen in Verfahren der Produktionsplanung und –steuerung erfolgen. Dieser Beitrag stellt eine Methode vor, mit der ein qualitätsorientierter Belegungsplan unter Berücksichtigung menschlicher Leistungsschwankungen erstellt werden kann.

Produktionsplanung, Belegungsplanung, menschliche Leistungsschwankungen, Optimierungsproblem

Hersteller von XXL-Produkten, wie z. B. Windenergieanlagen, weisen häufig eine geringe Fertigungstiefe auf. Die Produkterstellung von XXL-Produkten erfolgt deswegen oftmals in Lieferketten. Für Unternehmen, welche XXL-Produkte produzieren und vertreiben, nimmt daher eine effiziente Gestaltung der Supply Chain hinsichtlich geringer Logistikkosten bei hoher Logistikleistung einen hohen Stellenwert ein. Dieser Beitrag stellt eine Methode vor, mit der diese Aufgabe gelöst werden kann.

XXL-Produkt, Lieferkettendesign, Logistische Zielgrößen

Die Montage von großskaligen und komplexen Produkten zeichnet sich oftmals durch schlechte Datenverfügbarkeit, geringe Prozessstandardisierung und späte Produktänderungen aus, was häufig zu Unterbrechungen des Montageablaufes führt. Gleichzeitig sind die Produktionsressourcen typischerweise sehr flexibel. In einem Forschungsprojekt zwischen dem IPH Hannover und dem WZL der RWTH Aachen wird daher eine Methodik entwickelt, welche die Identifikation und Bewertung von Montageprozessalternativen im Störungsfall ermöglicht. Als Bewertungsgrößen werden die logistischen Zielgrößen herangezogen.

XXL-Produkt, Adaptive Montageplanung, Störungen Montageablauf, Logistische Zielgrößen

Forschungsprojekte