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Grundlagen der
Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Computersystem und ein Verfahren zum Planen von Vorgängen in
einem Stahlwerk und auf eine Programmspeichereinrichtung nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 5 zur Durchführung des Verfahrens.
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Üblicherweise
definiert in einem Stahlwerk ein Planungssystem, welche Aufträge in einem
gegebenen Werk als Nächste
produziert werden sollen. In einem Blechwalzwerk wird Rohmaterial
zu Roheisen geschmolzen, das verschiedene Legierungselemente erhält, die
aus ihm Stahl werden lassen. Pfannen mit geschmolzenem Stahl gehen
durch Vakuum- und Reinigungsvorgänge,
bis die endgültigen
metallurgischen Daten erreicht sind. Schließlich wird der geschmolzene
Stahl in Brammen gegossen. Alle diese Schritte erfolgen im Schmelzbereich.
Der nächste Schritt
in der Verarbeitung ist der Walzvorgang der Brammen im Warmwalzbereich,
der auch Warmbandwerk oder Warmbandstraße genannt wird. Eine Bramme
kann zu mehreren Abmessungen von warmen Coils (coil) gewalzt werden.
Jeder dieser beiden Bereiche unterliegt seinen eigenen Zwängen und Aufgaben,
die miteinander in Konflikt stehen. Zum Beispiel: der Schmelzbereich
möchte
alle die Chargen mit der gleichen Gießqualität der Reihe nach produzieren,
was eine ebene Verteilung der Brammen hinsichtlich der Breite erzeugen
würde.
Das Warmbandwerk möchte
jedoch Brammen mit einer gleichförmigen
Folge der Breitenabnahme erzeugen. Ganz klar, beides sind miteinander
in Konflikt stehende Zwänge.
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Andere Bereiche eines Stahlwerkes
stellen ihre eigenen Planungsanforderungen vor. Beispielsweise enthält der Fertigwalzbereich
in einem Stahlwerk alle verbleibenden Produktionsprozesse, die mit
warmen Coils beginnen und mit jedem beliebigen versandbereiten Fertigprodukt
enden. Die wichtigste Eigenschaft des Fertigwalzbereiches vom Standpunkt
der Arbeitsplanung besteht darin, dass die Verarbeitungseinheiten
nicht fest miteinander verbunden sind. Dies bedeutet, dass eine
Metalleinheit (d.h. Coil, Rohling, Blech, ...) eine unbestimmte
Zeit lang warten kann, ehe sie zur nächsten Verarbeitungseinheit
geht. Ein weiteres bedeutsames Merkmal zum Fertigwalzbereich ist
es, dass jede Verarbeitungseinheit ihre eigene Gruppe von Zwängen und
Regeln hat, nach denen die Metalleinheiten zum Verarbeiten eingeordnet
werden.
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Zusätzlich erzeugt der Schmelzbereich üblicherweise
Brammen, die vom Warmwalzbereich gewalzt werden, wobei warme Coils
produziert werden. Ein Warmwalzbereich kann Trennschleifer, Öfen und Walzgerüste enthalten.
Jede Bramme hat ihren eigenen Weg durch den Warmwalzbereich, der
von ihrer Gussqualität,
den tatsächlichen
Abmessungen, den Abmessungen des warmen Coils und den Auftragsvorgaben
abhängt.
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In der Druckschrift
DE 198 32 762 A1 ist ein Verfahren
für eine
Dünnbrammengießwalzanlage
offenbart. Dabei wird für
die Planung und Optimierung von den Ablaufvorgängen in einem solchen Stahlwerk
ein iteratives Verfahren, dem ein genetischer Algorithmus zugrunde
liegt, verwendet. Dieses Verfahren berechnet für jeden Iterationsschritt nach
einem genetischen Algorithmus wieder eine vollständige neue Lösung für die Ablaufvorgänge. Nachteilig
ist dabei, dass der Rechenaufwand und damit der Zeitaufwand entsprechend
hoch ist. Des Weiteren ist das dortige Verfahren durch die starre
Kopplung des Schmelz- mit
drein Warmwalzbereich sehr unflexibel, was sich einschränkend auf
eine Ablaufplanung auswirkt.
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Aufgabe dieser Erfindung ist es,
Planungsverfahren für
Stahlwerke zu verbessern.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein
Computersystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein
Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3 und durch eine
Programmspeichereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 5.
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In einem ersten Aspekt stellt die
vorliegende Erfindung einen eindeutigen Algorithmus bereit, der im
Dialog die Zwangsbedingungen des Schmelzbereichs und des Warmbandwerk
betrachtet, so dass für
den gesamten Primärbereich
(Schmelzbereich und Warmhandwerk) zugleich eine ausgewogene und
durchführbare
Lösung
erreicht wird. In einem zweiten Aspekt nimmt die Erfindung eine
Gruppe von Aufträgen,
die so definiert sind, dass sie im Schmelzbereich in einem Stahlwerk
als Nächste
produziert werden sollen, und gliedert sie in kleine Gruppen von Aufträgen mit
gleichen Merkmalen, die als Chargen bezeichnet werden. Jeder Auftrag
gehört
zu einer Charge. Jede Charge hat einen Leitweg, der die Produktionsschritte
(Verarbeitungseinheiten) beschreibt, welche die Charge im Schmelzbereich
durchlaufen muss. Das System definiert den genauen Augenblick, in
dem jede Charge in jedem ihrer Schritte verarbeitet werden muss.
Das System betrachtet vorzugsweise auch Einschränkungen, wie etwa zeitliche Einschränkungen,
Verfügbarkeit
von Rohmaterial und Pfannenverunreinigung. Als Ausgabe stellt das System
den Plan für
jede Verarbeitungseinheit und den Zeitpunkt bereit, an dem die Brammen
und Blöcke
an den Stranggießeinrichtungen
erzeugt werden.
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In einem weiteren Aspekt benutzt
die Erfindung als allgemeine Verfahrensweise zum Planen aller Verarbeitungseinheiten
mit ihren bestimmten Zwangsbedingungen und der Metalleinheiten vom warmen
Coil bis zu den Fertigwalzprodukten in den Versandbereichen einen
auf Ereignissteuerung beruhenden Algorithmus. Das System betrachtet
nicht nur das zum Zeitpunkt der Ausführung verfügbare Material, sondern auch
das Material, das für
jede Verarbeitungseinheit im zeitlichen Ablauf verfügbar werden
wird. Unter einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung
ein System bereit, das verschiedene Zwangsbedingungen betrachtet
und jeder Bramme, die in. der jeweiligen auf dem Leitweg der Bramme
vorgegebenen Verarbeitungseinheit verarbeitet werden soll, einen
genauen Zeitpunkt für
ihre Entstehung und ihre Fertigungstellung zuordnet. Als seine primäre Ausgabe
stellt das System den genauen Zeitpunkt bereit, zu dem die warmen
Coils dem Fertigwalzbereich zur Verfügung stehen. Das System bietet
einen vollständigen
Satz von Eingriffsfunktionen für
den Fall bereit, dass der Benutzer einen beliebigen Aspekt der Lösung anpassen
möchte.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung
werden aus einer Betrachtung der folgenden ausführlichen Beschreibung offenkundig,
die unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen gegeben ist,
die bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung vorgeben und zeigen.
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1 veranschaulicht
einen arbeitsgruppenunabhängigen
Aufbau, der in der praktischen Ausführung der Erfindung benutzt
werden kann.
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2 zeigt
einen Algorithmus, der unter Verwendung des Aufbaus von 1 für Planungsvorgänge in einem
Stahlwerk realisiert werden kann.
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3 zeigt
einen bevorzugten Such-Algorithmus, der dafür benutzt werden kann, eine
unterbrechungsfreie Variante des Planungsproblems bei auftragsgebundener
Fertigung zu lösen.
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4 zeigt
einen Algorithmus, der das Planungsproblem im Fertigwalzbereich
in der Stahlindustrie anspricht.
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5 ist
ein Flussdiagramm, das eine bevorzugte Verfahrensweise zum Lösen des
Planungsproblems einer Warmbandstraße in der Stahlindustrie zeigt.
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6 und 7 zeigen ein Rechnersystem,
das in der Erfindung benutzt werden kann.
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8 veranschaulicht
ein Speichermedium, das dafür
verwendet werden kann, ein Rechnerprogramm zu speichern, das diese
Erfindung ausführt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Wie vorstehend erwähnt, definiert
in einem Stahlwerk üblicherweise
ein Planungssystem, welche Aufträge
in einem gegebenen Werk als Nächste produziert
werden sollen. In einem Blechwalzwerk wird Rohmaterial zu Roheisen
geschmolzen, das mehrere Legierungselemente erhält, damit daraus Stahl wird.
Pfannen mit geschmolzenem Stahl durchlaufen Vakuum- und Reinigungsvorgänge, bis
die endgültigen
metallurgischen Eigenschaften erreicht sind. Schließlich wird
der geschmolzene Stahl in Brammen gegossen. Alle diese Schritte
erfolgen im Schmelzbereich. Der nächste Schritt in der Verarbeitung
ist der Vorgang des Walzens der Brammen im Bereich der Warmwalzstraße. Eine
Bramme kann in verschiedene Abmessungen von warmen Coils gewalzt
werden. Jeder der beiden Bereiche hat seine eigenen Zwänge und
Aufgaben, die miteinander in Konflikt kommen. Beispielsweise möchte der Schmelzbereich
alle Chargen mit der gleichen Gussqualität der Reihe nach produzieren,
was zu einer ebenen Verteilung der Brammen hinsichtlich der Breite
führen
würde.
Das Warmbandwerk möchte
jedoch Brammen mit gleichmäßig abnehmender
Breitenfolge produzieren. Es ist klar, dass beide Zwänge in Konflikt
kommen. Diese Erfindung stellt eine Lösung bereit, damit im Dialog
die Zwänge
des Schmelzbereichs und des Warmbandwerks in Betracht gezogen werden,
so dass für
den gesamten Primärbereich
(Schmelzbereich und Warmbandwerk) eine ausgewogene und realisierbare
Lösung erreicht
wird.
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Die algorithmische Logik, der das
System unterliegt, beruht auf einem arbeitsgruppenunabhängigen Aufbau.
Ein arbeitsgruppenunabhängiger (A-Team)
Aufbau ist ein Aufbau, bei dem mehrere Handelnde miteinander kooperieren,
um ein gegebenes Problem mit einer besseren Lösung zu lösen, als sie jeder beliebige
der Handelnden aus sich heraus finden kann. Das A-Team, wie es in einer
bevorzugten Realisierung davon benutzt wird, ist in 1 veranschaulicht. 2 zeigt einen Algorithmus zum Planen
von Vorgängen
in einem Stahlwerk, das unter Verwendung des Aufbaus von 1 realisiert werden kann.
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In 1 sind
die Pfeile die Algorithmen und die Rechtecke sind die gemeinsam
genutzten Speicher. Die aus dem Speicher an ihrem Ende ausgelesenen
Algorithmen erzeugen eine Ausgabe und zeichnen sie im Speicher an
ihrem Anfang auf. Jeder gemeinsam genutzte Speicher hält einen
oder mehrere Sätze
von Daten fest, für
deren Aufbewahrung er verantwortlich ist. Eine Beschreibung jedes
Algorithmus folgt nachstehend: Algorithmus zum Gruppieren der Brammen:
Er liest alle Aufträge,
die in einem bestimmten Zeitraum produziert werden müssen, und erzeugt
die notwendige Anzahl von Brammen, um den Aufträgen zu genügen. Alle Zwangsbedingungen hinsichtlich
Abmessungen und Gewicht werden betrachtet. Die Ausgabe besteht aus
der Anzahl der Brammen sowie ihren technischen Daten.
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Algorithmus zur Warmbandwerk-Reihenfolgebildung
(Rückfluss):
Er liest alle virtuellen Brammen, die produziert werden sollen,
und ihre Fälligkeitsdaten
als warme Coils. Dann erzeugt der Algorithmus die ideale Walzfolge
der Brammen, indem er alle Zwangsbedingungen des Warmwalzbereiches betrachtet
und jede mögliche
Zwangsbedingung des Schmelzbereiches missachtet. Diese ideale Abfolge wird
in der Warmbandwerk-Abfolge virtueller Brammen im Speicher der zu
walzenden Brammen aufgezeichnet. Sie wird als Rückfluss bezeichnet, da sie eine
Abfolge von Brammen aus dem Warmwalz- zurück zum Schmelzbereich erzeugt.
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Algorithmus zum Gruppieren der Chargen: Er
liest eine ideale Walzfolge (es kann mehr als eine sein) von Brammen
und erzeugt Chargen, die Zwangsbedingungen betrachten, wie etwa
Chargengewicht, Brammengewicht, Gussqualitäten der Aufträge, Gleichheit
der Gussqualität,
Fälligkeitsdatum der
Bramme an dem' Warmbandwerk und Zeitfenster, um jede Bramme zu gießen (einige
Gussqualitäten
verschlechtern sich mit der Zeit, und die Synchronität mit dem
Warmbandwerk ist kritisch). Als Ausgabe erzeugt er eine Gruppe von
Chargen, die vom Schmelzbereich produziert werden sollen, und zeichnet
sie in dem Chargenspeicher auf.
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Planungsalgorithmus für den Schmelzbereich:
Er liest eine Gruppe von Chargen, die produziert werden sollen,
und reiht sie in einer solchen Folge ein, dass der Durchsatz für den Schmelzbereich, die
Kette der Gussqualitäten,
die Verzögerung
des Warmbandwerks hinsichtlich des Fälligkeitsdatums der Brammen
und mehrere zeitliche und dem Vorgang innewohnende Zwangsbedingungen
maximiert werden. Die Ausgabe ist ein Plan von Chargen und gegenständlichen
Brammen, die vom Schmelzbereich produziert werden sollen, und dieser
wird im Speicher für
den Plan der Chargen und der gegenständlichen Brammen aufgezeichnet.
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Algorithmus zur Bildung der Warmbandwerk-Reihenfolge
(direkter Fluss): Er liest die gegenständlichen Brammen, die produziert
werden sollen, und auch das, was vom Schmelzbereich produziert worden
ist, und erzeugt eine neue Walzfolge für das Warmbandwerk, bei der
alle Zwangsbedingungen für das
Warmbandwerk und auch die Brammenverfügbarkeit im Schmelzbereich
als feste Bedingung betrachtet werden. Die Ausgabe besteht in einer
Liste von warmen Coils, die im Speicher der Liste warmer Coils aufgezeichnet
wird. Sie wird als direkter Fluss bezeichnet, weil er eine Walzfolge
von Brammen vom Schmelz- zum Warmwalzbereich erzeugt.
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Algorithmus zur Lösungsverbesserung: Er liest
zwei Lösungen
aus dem Speicher der Liste warmer Coils und extrahiert gemeinsame
Teile aus beiden Lösungen.
Die extrahierten Teile werden als anfängliche Teillösung für den hier
eingebetteten Algorithmus zur Warmbandwerk-Reihenfolgebildung benutzt.
Dieser Algorithmus füllt
die fehlenden Brammen einer vollständigen Lösung auf. Die Ausgabe des Algorithmus
zur Lösungsverbesserung
wird in dem Speicher aufgezeichnet, der die Warmbandwerk-Reihenfolge
virtueller Brammen enthält,
die gewalzt werden sollen.
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Alle Algorithmen laufen in einem
gewissen Zeitraum frei ab, während
dessen mehrere Lösungen im
Speicher der Liste warmer Coils abgelegt werden. Aus der Gruppe
der Lösungen
wird die beste verfügbare
Pareto-Ebene dem Benutzer vorgelegt, aus der er eine auswählt, die
nach einer möglicherweise
erforderlichen Eingriffsphase an das Werk geschickt wird.
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Das System wird durch eine grafische Schnittstelle
mit mehreren Bildschirmen (Windows'95) gebildet, an denen der Benutzer
Folgendes erledigen kann:
die Daten bearbeiten, die ihren Ursprung
im Betriebssystem der Werksebene haben, wobei diese wiedergeben,
was das Werk erledigt hat;
den für die nächste Zukunft zutreffenden
Teil der Lösung
bearbeiten und speichern, der unter der Maßgabe erzeugt werden soll,
dass das Werk nicht auf plötzliche
Veränderungen
reagieren kann, die in weniger als einigen Stunden auftreten könnten;
das
A-Team ablaufen lassen und eine Kandidatenlösung auswählen, die an das Werk geschickt
werden soll;
die Eingriffsbildschirme für den Algorithmus des Schmelzbereiches
und für
den Algorithmus der Reihenfolgebildung in dem Warmbandwerk aufrufen,
um in die ausgewählte
Lösung
einzugreifen.
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Die grafische Schnittstelle kommuniziert
mit dem Server des A-Teams
unter UNIX über
das Kommunikationspaket MQSeries. Der Server tritt mit der Datenbank
(Oracle) in Verbindung und lässt
den Algorithmus ablaufen, indem er die Ausgabe an die Schnittstelle
und die Datenbank zurückschickt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung
spricht das Problem an, das als kundenauftragsgebundene Fertigung
bezeichnet wird. Dieser Aspekt der Erfindung nimmt eine Gruppe von
Aufträgen,
die so definiert sind, dass sie im Schmelzbereich eines Stahlwerkes als
Nächste
produziert werden sollen, und gliedert sie in kleine Gruppen mit
gleichen technischen Daten, die als Chargen bezeichnet werden. Jeder
Auftrag gehört
zu einer Charge. Jede Charge hat einen Leitweg, der die Produktionsschritte
(Verarbeitungseinheiten) darlegt, welche die Charge im Schmelzbereich
durchlaufen muss. Das System definiert den genauen Zeitpunkt, zu
dem jede Charge in jedem ihrer Schritte verarbeitet werden muss.
Das System betrachtet auch die Einschränkungen, wie etwa zeitliche
Einschränkungen,
Verfügbarkeit
von Rohmaterial und Pfannenverunreinigung. Als Ausgabe stellt das
System einen Plan für
jede Verarbeitungseinheit und für
den Augenblick bereit, zu dem die Brammen und Blöcke in den Stranggießeinrichtungen
erzeugt werden.
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4 zeigt
einen bevorzugten Suchalgorithmus. Unter Bezugnahme auf diese Figur
erzeugt der Algorithmus nach dem Gruppieren der Aufträge für die Chargen
einen Bezugsauftrag, aus dem die Chargen herausgezogen werden, um
sie einzuplanen. Der Algorithmus beginnt mit der aktuellen Bedingung des
Werkes und prüft
den Bestwert der objektiven Funktion, um B mögliche Chargen zu entnehmen,
die als Nächste
eingeplant werden sollen. Er bildet Reihenfolgen von bis zu P Chargen,
die der Reihe nach eingeplant werden sollen (B und P sind interne
Parameter). Nach dem Prüfen
von annähernd
B**P Möglichkeiten
(wobei B die Potenz P erhält)
nimmt der Algorithmus die beste Reihenfolge, aus der er die erste Charge
der Abfolge als eingeplant annimmt, womit eine neue aktuelle Bedingung
geschaffen wird. Die als eingeplant festgelegte Charge wird aus
der Bezugsliste gelöscht,
und der Zyklus beginnt erneut, bis alle Chargen eingeplant worden
sind.
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Eine Charge einzuplanen bedeutet,
jedem Schritt auf dem Leitweg in der Verarbeitungseinheit, von der
angenommen wird, dass sie den Schritt ausführt, einen Zeitpunkt für den Beginn
und das Ende zuzuteilen. Um einen Schritt auszuführen, kann die Verarbeitungseinheit
ein beliebiges Ausrüstungsstück anfordern,
beispielsweise eine bestimmte Pfanne. Der Algorithmus plant die
Pfanne durch die verfügbaren Öfen hindurch
ein, um sie mit der richtigen Temperatur zur Verfügung zu
stellen, damit sie das warme Material zu genau dem Zeitpunkt aufnimmt,
zu dem es verarbeitet werden soll. Alle Transportzeiten, Einschränkungen
durch Verunreinigungen, Verarbeitungszeit der Ausrüstungen,
Einschränkungen
hinsichtlich Gussqualität
und Massen von anderen Einschränkungen
werden betrachtet. Durch Verwendung dieses Systems kann der Schmelzbereich
mit geringen vom Benutzer erforderlichen Eingriffen vollständig mit
einer Vorausschau von Tagen eingeplant werden. Das System stellt
dem Benutzer auch eine vollständige
Gruppe von Funktionen bereit, um bei Bedarf jede beliebige Veränderung
an der Systemlösung
vorzunehmen.
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Das System besteht aus einer grafischen Schnittstelle
mit mehreren Bildschirmen (Windows'95), bei denen der Benutzer Aufträge zu Chargen
zuteilen kann, Chargen einplanen/verändern/löschen kann, Pfannen zuteilen/ändern kann,
den Leitweg von Chargen ändern
und Standardwerte für
alle Einschränkungen ändern kann.
Die grafische Schnittstelle kommuniziert über Steckanschlüsse mit einem
Server (UNIX). Der Server bildet die Schnittstelle mit der Datenbank
(Oracle) und lässt
den Algorithmus ablaufen, wobei er die Ausgabe an die Schnittstelle
und die Datenbank zurückschickt.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung werden
eine Verfahrensweise und ein System bereitgestellt, um Planungsprobleme
von Warmbandstraßen
anzusprechen. Wie vorstehend erwähnt,
kann der Bereich einer Warmbandstraße aus Trennschleifeinrichtungen, Öfen und
Walzgerüsten
bestehen. Jede Bramme hat ihren eigenen Leitweg durch den Warmwalzbereich,
der von ihrer Gussqualität,
ihren derzeitigen Abmessungen, den Abmessungen des warmen Coils
und den technischen Daten des Auftrages abhängt. Dieser Aspekt der Erfindung
betrachtet alle diese Zwangsbedingungen mit mehreren anderen zusammen
und teilt jeder Bramme einen genauen Zeitpunkt des Beginns und Endes
zu, zu dem sie in jeder auf dem Leitweg der Bramme vorgegebenen Verarbeitungseinheit
verarbeitet werden soll. Als seine erste Ausgabe stellt das System
den genauen Zeitpunkt bereit, zu dem die warmen Coils dem Fertigwalzbereich
zur Verfügung
stehen. Das System stellt einen vollständigen Satz von Eingriffsfunktionen für den Fall
bereit, dass der Benutzer einen beliebigen Aspekt der Lösung anpassen
möchte.
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Insbesondere gibt es drei Hauptklassen
von Zwangsbedingungen, denen man sich gegenüber sieht, wenn für einen
Warmwalzbereich eine Planung erstellt werden soll: zeitliche Zwangsbedingungen, Einrichtbedingungen
und Bedingungen hinsichtlich von Fälligkeitsdaten.
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Zeitliche Zwangsbedingungen rühren von der
Tatsache her, dass die meisten Brammen ein Zeitfenster haben, in
dem die Bramme verarbeitet werden muss. Andernfalls wird sie Schrott.
Einrichtbedingungen sind der Tatsache zuzurechnen, dass alle Verarbeitungseinheiten
in dem Warmwalzbereich technisch bedingte Zwänge ihres Einrichtens haben, die
nicht verletzt werden dürfen,
um eine gewünschte Qualität in den
warmen Coils sicherzustellen. Wenn diesen Zwangsbedingungen jedoch
nachgegeben wird, vermindert sich die Walzproduktivität dramatisch.
Daher muss eine Folge von Brammen, die gewalzt werden sollen, sorgfältig eingerichtet
werden, um das Beste aus dem Anlagenpark herauszuholen. Zwangsbedingungen
von Fälligkeitsdaten
sind keine harten Zwangsbedingungen; es ist jedoch ein Muss, dass
die Fälligkeitsdaten
der warmen Coils eingehalten werden, das das Warmwalzwerk üblicherweise mehrere
Fertigwalzstraßen
bedient. Eine Verzögerung
im Warmwalzbereich kann eine oder mehrere Fertigwalzstraßen zum
Stillstand bringen, wodurch bei den Kunden Verzögerungen in den Aufträgen und unnötige Zwangsbedingungen
für den
Beginn der Fertigwalzstraßen,
insbesondere hinsichtlich der Öfen
eintreten.
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Als wichtigste der Zwangsbedingungen
betrachtet das System bestimmte Zwangsbedingungen für jede Verarbeitungseinheit,
wie etwa die Durchsatzrate von Öfen,
die von der Gussqualität
der Brammen abhängt,
die erhitzt werden sollen, Lebensdauer der Walzenzylinder, Produktivität der Breitenzustelleinrichtung,
abnehmende Brammenbreite für
jeden Walzzylinder, relative physische Position der Bramme im Stapel
der zu walzenden Brammen, wechselweises Walzen von zwei Brammenfolgen
mit unterschiedlichen Leitwegen durch das Vorgerüst (Ausrüstungsart), minimale und maximale
Losgröße für kritische
Schritte des Leitweges und Zwangsbedingungen der vorbeugenden oder
anstehenden Wartungszeiträume.
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5 ist
ein Flussdiagramm, das eine bevorzugte Verfahrensweise für das Einrichten
dieses Aspektes der Erfindung zeigt. Wie in dieser Figur gezeigt,
ist die Anfangsbedingung für
den Algorithmus durch die Daten definiert, die aus der Werksebene kommen.
Sie richtet für
alle Verarbeitungseinheiten in dem Warmwalzbereich und die im Lager
verfügbaren
Brammen die Bedingungen ein. Andere Informationen, wie etwa die
Lebensdauer des Walzenzylinders, die Ofentemperatur, die Brammen
im Ofen, werden ebenfalls durch die Werksebene bereitgestellt. Dann
gruppiert der Algorithmus die Brammen mit gleichen Leitwegen und
kennzeichnet für
jeden Leitweg die kritischen Abfolgen. Ein kritische Abfolge ist
eine Folge von Vorgängen,
bei der zwischen zwei beliebigen Vorgängen keine Wartezeit vorhanden
ist. Die Leitweginformation bringt Daten hervor, die Paare von Vorgängen kennzeichnet,
die derartige Eigenschaften haben. Der Algorithmus bewertet dann
die Puffergröße des letzten
Schrittes einer unkritischen Abfolge, so dass eine Mindestlosgröße erreicht
wird, ehe eine kritische Abfolge beginnt. Nach dem Auswählen der
Brammen, die den Puffern zugeteilt werden sollen, plant der Algorithmus
die Brammen für die
Verarbeitungseinheiten in den unkritischen und den kritischen Abfolgen
ein. Wenn ein Konflikt erkannt wird, wird eine Verzögerung des
Anfangszeitpunktes der Verarbeitung des Puffers ausgewertet, so
dass der Konflikt ausgeräumt
wird. Dieser sich wiederholende Vorgang erfolgt so lange, bis es
in der Planungslösung
keinen Konflikt mehr gibt.
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Als Ausgabe stellt das System die
Zeitpunkte für
Anfang und Ende bereit, zu denen jede Bramme in jeder Verarbeitungseinheit
auf ihrem Leitweg verarbeitet wird. Sie stellt auch den Zeitpunkt
bereit, zu dem ein warmes Coil dem Fertigwalzbereich zur Verfügung steht.
Das System erzeugt für
den gesamten Warmwalzbereich einen Plan, indem das Zuspätkommen
der warmen Coils minimiert und der Index warmer Chargen maximiert
wird (das heißt,
die Dauer zwischen den Zeitpunkten wird minimiert, zu dem eine Bramme
erzeugt und zu dem sie gewalzt wird).
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Das System besteht aus mehreren Bildschirmen
zum Anzeigen und Bearbeiten der Lösung und zum Anpassen von Parametern.
Die grafische Schnittstelle läuft
unter Windows'95 und stellt die Verbindung zu einem auf UNIX beruhenden
Server her, der die Massendaten des Algorithmus verarbeitet. Der
Algorithmus kann mit einer Oracle-Datenbank und mit mehreren anderen
Systemen in Wechselwirkung stehen: Einzelplanung, Schmelzbereich, Material-Neuzuordnung, Leitweg-Plan
und Fertigwalzplan. Die Kommunikation zwischen den Systemen erfolgt über MQ Series
(Paket von IBM).
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung
spricht das Planungsproblem des Fertigwalzbereiches an. Dieser Aspekt
der Erfindung benutzt als grundlegenden Ansatz zum Einplanen aller
Verarbeitungseinheiten mit ihren bestimmten Zwangsbedingungen und
der Metalleinheiten von den warmen Coils bis zu den fertiggewalzten
Produkten in den Versandbereichen einen auf Ereignissteuerung beruhenden
Algorithmus. Das System betrachtet nicht nur das zum Zeitpunkt der
Ausführung
bereitstehende Material, sondern auch das Material, das im Laufe
der Zeit für
jede Verarbeitungseinheit zur Verfügung stehen wird.
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3 zeigt
einen Algorithmus zum Verwirklichen dieses Aspektes der Erfindung.
Unter Bezugnahme auf diese Figur führt der Algorithmus die folgenden
Schritte aus. Der Algorithmus liest die vom Betriebssystem der Werksebene
bereitgestellten Informationen hinsichtlich dessen, was das Werk
bereits erledigt hat und der Situation der Metalleinheiten und Verarbeitungseinheiten.
Dann werden diese Informationen durch den Benutzer bearbeitet und
angepasst. Der Algorithmus erfordert es, dass der Benutzer die Festzeit
bearbeitet. Das bedeutet, was jede Verarbeitungseinheit innerhalb
der nächsten paar
Stunden mit den Metalleinheiten machen wird, wobei gegeben ist,
dass eine plötzliche Änderung
in der Abfolge der zu verarbeitenden Metalleinheiten durch das Werk
nicht realisiert werden kann. Die Informationen hinsichtlich des
Betriebes auf Werksebene und der Festzeit enthalten die Anfangsbedingung, die
der Algorithmus in Betracht zieht. Der Algorithmus liest, was der
nächste
Schritt auf dem jeder Metalleinheit zugeteilten Leitweg ist, der
ausgeführt
werden soll. Er kopiert die Metalleinheiten in der Gruppe für jede Verarbeitungseinheit,
die den Schritt ausführen
kann. Dann teilt der Algorithmus einen virtuellen Zeitanzeiger zu,
der dem Ende der Festzeit gerecht wird, und erhöht die virtuelle Zeit, bis
eine Metalleinheit von einer Verarbeitungseinheit freigegeben wird. Der
Algorithmus prüft
den nächsten
Leitwegschritt der Metalleinheit und bringt sie in der Gruppe der
Verarbeitungseinheiten unter, die den Schritt ausführen kann.
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Der Algorithmus überprüft dann, ob alle Metalleinheiten
des gleichen Typs wie diejenige vollständig vorhanden sind, die gerade
fertiggestellt worden ist. Wenn dies nicht der Fall ist, wird der
Verarbeitungseinheit die nächste
Metalleinheit dieses Typs zugeteilt, und ihre Verarbeitungszeit
bis zur Fertigstellung wird ausgewertet. Wenn alle vollständig vorhanden
sind, wählt
der Algorithmus unter allen Typen von Materialien, die dieser Verarbeitungseinheit
zur Verfügung
stehen, den aus, der als Nächster
am besten geeignet ist, wenn die Zwangsbedingungen und die Umrüstungen
betrachtet werden, die auftreten können. Dann wird die beste Reihenfolge
der Metalleinheiten in der ausgewählten Gruppe so definiert, dass
die für
diese Verarbeitungseinheit zutreffenden Zwangsbedingungen betrachtet
werden. Die erste Metalleinheit wird der Verarbeitungseinheit zugeteilt, und
ihre Verarbeitungszeit wird ausgewertet. Der Algorithmus erhöht die virtuelle
Zeit bis zum nächsten Ereignis
(Verfügbarkeit
der Verarbeitungseinheit), und der nächste Schritt in dieser Liste
wird ausgeführt.
Dies geht so lange weiter, bis jeder Leitwegschritt für alle Metalleinheiten
ausgeführt
worden ist.
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Das System ist aus einer grafischen
Schnittstelle mit mehreren Bildschirmen (Windows'95) zusammengesetzt,
wobei der Benutzer die Daten bearbeiten kann, die ihren Ursprung
im Betriebssystem auf Werksebene haben, welches das widerspiegelt, was
das Werk ausgeführt
hat. Vorzugsweise kann der Benutzer den in nächster Zukunft erfolgenden Teil
der etwaigen zu erzeugenden Lösung
bearbeiten und festhalten, wobei gegeben ist, dass das Werk nicht
auf plötzliche
Veränderungen
reagieren kann, die in weniger als ein paar Stunden erfolgen würden, und
der Benutzer kann bevorzugte Verfahrensweisen einstellen, um zu
entscheiden, was die beste Gruppe ist, die als Nächste durchläuft und
wie die Reihenfolge der Metalleinheiten innerhalb der Gruppen sein soll.
Der Benutzer kann ebenfalls die Regeln für die Reihenfolgebildung und
die Zwangsbedingungen für jede
beliebige Verarbeitungseinheit auf eine solche Weise vorgeben, dass
kein Bedarf besteht, das Programm zu kompilieren, wenn eine neue
Verarbeitungseinheit angeschafft wird oder wenn sich die Regeln
für die
Reihenfolgebildung einer alten Einheit verändert haben, und vorzugsweise
kann der Benutzer in eine gegebene Lösung eingreifen und die den Verarbeitungseinheiten
zugeteilten Metalleinheiten ändern.
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Die grafische Schnittstelle kommuniziert
mit einem Server, bei dem der Algorithmus unter einem UNIX-System über das
Kommunikationspaket MQSeries abläuft.
Der Server tritt mit der Datenbank (Oracle) in Dialog, indem er
die Ausgabe an die Schnittstelle und Datenbank zurückschickt.
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Der hier enthaltene Anhang A legt
verschiedene Systeme dar, die in der vorliegenden Erfindung benutzt
werden.
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Wie für den normalen Fachmann verständlich,
kann die vorliegende Erfindung an jedem geeigneten Rechner oder
Rechnernetzwerk ausgeführt werden. 6 veranschaulicht als Beispiel
einen Rechner eines Typs, der in der Praxis für diese Erfindung benutzt werden
kann. Wie in 6 von außen betrachtet
wird, hat ein Rechnersystem eine Zentraleinheit 42, die
Platteneinheiten 44A UND 44B besitzt.
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Platteneinheitenanzeiger 44A und 44B sind lediglich
symbolisch für
eine Anzahl von Platteneinheiten, die in dem Rechnersystem vorhanden
sein könnten. Üblicherweise
würden
sie ein Diskettenlaufwerk, wie etwa 44A, eine Festplatteneinheit
(äußerlich
nicht gezeigt) und ein CD-ROM-Laufwerk enthalten, das durch Schlitz 44B angezeigt
wird. Die Anzahl und die Art der Laufwerke unterscheiden sich üblicherweise
bei unterschiedlichen Rechnerkonfigurationen. Der Rechner hat die
Anzeige 46, auf der Informationen dargestellt werden. Eine
Tastatur 50 und eine Maus 52 sind als Eingabeeinheiten
normalerweise ebenfalls verfügbar.
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7 zeigt
ein Blockschaltbild der internen Hardware des Rechners von 6. Ein Bus 54 dient als
hauptsächlicher
Informationsweg, der die anderen Komponenten des Rechners miteinander
verbindet. CPU 56 ist die Zentraleinheit des Systems, die Berechnungen
und logische Operationen durchführt, die
zum Ausführen
des Programms erforderlich sind. Festspeicher 60 und Speicher
mit wahlfreiem Zugriff 62 bilden den Hauptspeicher des
Rechners. Plattensteuerung 64 verbindet ein oder mehrere
Platteneinheiten mit dem Systembus 54. Diese Platteneinheiten
können
Diskettenlaufwerke, wie etwa 66, interne oder externe Festplatteneinheiten,
wie etwa 70, oder CD-ROM- oder DVD-(Digitale Bildplatten-)Laufwerke sein,
wie etwa 72. Eine Anzeigeschnittstelle 74 schafft
die Verbindung zu der Anzeige 76 und gestattet es, dass
Informationen vom Bus auf der Anzeige angesehen werden kann. Kommunikation
mit externen Geräten
kann über
Kommunikationsanschluss 78 erfolgen.
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8 zeigt
ein Speichermedium 80, das benutzt werden kann, um ein
Rechnerprogramm zum Einrichten der vorliegenden Erfindung zu speichern, und
dieses Medium kann auf beliebige geeignete Weise mit jedem beliebigen
passenden Rechner dafür benutzt
werden, die Erfindung auszuführen. Üblicherweise
enthalten Speichermedien, wie etwa eine Diskette oder eine CD-ROM oder eine digitale
Bildplatte die Programminformation, um den Rechner so zu steuern,
dass er in die Lage versetzt wird, seine Funktionen nach der Erfindung
auszuführen.
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VORGESCHLAGENER
FUNKTIONELLER AUFBAU
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Die grundlegende Aufgabe eines funktionellen
Aufbaus besteht darin, eine Gruppe von logischen Verfahrensweisen
einzurichten, die das betriebliche Verhalten eines Unternehmens
widerspiegeln. Der von IBM vorgeschlagene Aufbau betrifft alle die
funktionellen Bedürfnisse,
wie sie von ACESITA gekennzeichnet worden sind, und bietet für die derzeit
benutzten betrieblichen Verfahrensweisen einige Neuerungen. Unter
diesen Neuerungen wird die Anzahl der Ebenen für die Produktionsplanung und
-ablaufgestaltung vermindert, wobei nichtsdestotrotz der Grad der
Ausführlichkeit
der auszuführenden
Aktivitäten
erhöht
wird. Ein weiterer bedeutungsvoller neuartiger Aspekt ist die Anwendung
eines Konzeptes offener Auftragseingangsbücher zum Eingeben von Aufträgen. Nach
diesem Konzept werden dann, wenn Aufträge eingehen, sie jeweils Stück für Stück den Betriebsmitteln
des Werkes zugeordnet. Dies bedeutet, dass der Planungsvorgang die
Kapazität
des Werkes ausreichend genau genug handhaben kann, um in der Lage
zu sein, ein zuverlässiges
und schnelles Lieferdatum für
einen Auftrag festzulegen, wobei nichtsdestotrotz Flexibilität in der
Planung aufrecht erhalten wird, um die Produktionsreihenfolge unvermeidlichen
unvorhersehbaren Ereignissen am besten anzupassen. 9 zeigt den vorgeschlagenen funktionellen
Aufbau. Der restliche Text wird ausführlich die anderen Merkmale
und Konzepte erläutern, welche
die Existenzberechtigung dieses Aufbaus unterstützen.
-
Die grundlegenden Bausteine des vorgeschlagenen
Aufbaus sind die Folgenden:
-
Jahresplaner
-
Einmal im Jahr, oder immer dann,
wenn es erforderlich ist, wird die Produktionskapazität des Werkes
mit den Marktbedingungen verglichen, und es wird ein optimales Verhältnis ermittelt,
wie viel von jedem Produkt hergestellt werden soll. Die Hauptereignisse,
die in dem Werk vorkommen, wie etwa lange Wartungszeiträume, werden
betrachtet und so gehandhabt, dass ihre Wirkungen hinsichtlich des
Profits der Firma vermindert werden.
-
Hauptplaner
-
Dieser Baustein speichert eine Überprüfung der
Produktionsverfügbarkeit
jeder Art von Produkt, indem von einem bestimmten Zeitraum (im Allgemeinen
3 Monate) ausgegangen wird. Diese Verfügbarkeit wird dafür benutzt,
die Lieferzeit für
einen Auftrag festzulegen. Der vom Jahresplaner erzeugte optimale
Produktmix wird aktualisiert und vom Hauptplan als grundlegendes
Datum benutzt, der ihn über
das Erzeugen von Produktionsaktionen von monatlichen Zeiträumen in
Produktionswochen umwandelt. Dementsprechend kann der Hauptplaner
sicherstellen, dass Vereinbarungen zum Lieferdatum zwar aggressiv,
aber nach Machbarkeit eingegangen werden.
-
9: Vorgeschlagener funktioneller Aufbau
-
Ausführlicher Planer
-
Für
Aufträge,
die in kurzem Abstand zum Lieferdatum eingehen (im Allgemeinen weniger
als drei Monate), wird eine minutiöse Analyse der Verfügbarkeit
des Werkes und des Bestandes mit dem Baustein des Ausführlichen
Planers durchgeführt.
Es werden die täglichen
Produktionskapazitäten
betrachtet.
-
Planung im Primär- und im
Fertigwalzbereich
-
Aufträge müssen so ausgewählt und
eingeplant werden, dass sie den Übereinkünften mit
den Kunden genügen
und dass sie die Ausrüstung
des Werkes effizient nutzen. Die Zwangsbedingungen der Gruppierung
und Reihenfolgebildung, die Umrüstzeiten
und die Abhängigkeit
der Ausrüstung
untereinander muss zur bestmöglichen
Auslastung des Werkes betrachtet werden. Wenn sich die Produktionsbedingungen ändern, muss
die Planung des Werkes angepasst werden, um den neuen Zusammenhängen und
Zwangsbedingungen zu entsprechen.
-
Planung des Versandbereiches
-
Der Versand schließt die Verarbeitungsschritte
eines Auftrages ab. Der Versand von Aufträgen muss den Vorgang der Optimierung
bei der Planung und Gestaltung des Ablaufes fortsetzen, dem der
Auftrag unterliegt, damit jegliche Verzögerung bei der Lieferung vermieden
und verschiedene Transportmöglichkeiten
auf ihre Effizienz hin untersucht werden. Die Einbeziehung des Versandes
in die Produktionsplanung wird durch die Möglichkeit erreicht, das vom
Werk produziertes Material durchgesehen werden kann und indem die
Ladungsbeschränkungen
für den
Versand betrachtet werden.
-
Technische Daten und Leitweg
von Aufträgen
-
Wenn Aufträge ankommen, müssen ihre technischen
Daten vorgegeben und der Datenbank hinzugefügt werden, aus der die Produktionsplanung und
-ablaufgestaltung die für
sie bedeutungsvolle Informationen extrahieren. Von diesem Baustein
müssen
die für
ACESITA zutreffende Benennung und Terminologie und ihre Standardprodukte
unterstützt werden.
-
Bestandsanwendung
-
Dieser Baustein bringt das im Werk
verfügbare
Material mit den zu produzierenden Aufträgen in Übereinstimmung. Das Material
kann aus Platten, teilweise verarbeiteten Coils oder Fertigerzeugnissen bestehen.
Es werden betriebliche Regeln dafür benutzt, die Qualität der Übereinstimmung
zu beurteilen, um zu definieren, welcher Auftrag benutzt werden
soll, wenn mehr als einer zu dem Material passt, und um auszuwählen, welches
Material einem Auftrag zugeordnet wird, wenn mehr als ein Material
eingesetzt werden kann. Für
jede Zuordnung wird eine Analyse des Einflusses auf die Kapazität des Werkes erforderlich.
-
Merkmale des vorgeschlagenen
funktionellen Aufbaus
-
- – Alle
Bausteine, wie etwa technische Daten und Leitweg der Aufträge, Planung,
Produktionsablaufgestaltung und Bestandsanwendung sind vollständig integriert.
- – Sowohl
Strategien für
die "Auftragsfertigung" als auch die für "Lagerfertigung" können unterstützt werden.
- – Alle
Bausteine sind auf Grund der weit gefächerten Parametereinstellungen
für die
Daten, die sie benutzen, hochgradig flexibel.
- – Es
werden Zwangsbedingungen und Anforderungen betrachtet, die der Zufriedenstellung
der Kunden und der maximalen Produktivität des Werkes dienen.
- – Es
werden fortgeschrittene Techniken der kombinatorischen Optimierung
und künstliche
Intelligenz und auch Algorithmen benutzt, die insbesondere für die Probleme
der Eisen- und Stahlindustrie ausgelegt sind.
-
JAHRESPLANER
-
Die Hauptaufgaben des Jahresplaners
sind Folgende:
- • für einen bestimmten zeitlichen
Horizont den optimalen Produktmix herauszufinden, wobei ein Marktzusammenhang
und einzuhaltende Zwangsbedingungen gegeben sind.
- • den
Einfluss kritischer Aspekte zu analysieren, wie etwa Marktaufteilung,
Produktionsabfolgen zwischen Produkten und Prioritätenbildung
bei der Bedienung von Kunden.
- • für den Vertrieb
ein Regelwerk mit einem Ausblick auf den besten Produktmix für die Firma
im in Frage kommenden Zeitraum zu erzeugen.
-
Es wird, aufgeschlüsselt auf
jede Art von Produkt, die das Werk produzieren kann, eine objektive
Funktion derart definiert, dass sie die gesamte Wirtschaftlichkeit
des Werkes für
einen beliebigen Produktmix ausdrücken kann. Der beste Produktmix ist
derjenige, bei dem diese objektive Funktion ein Maximum hat, wobei
alle auferlegten Zwangsbedingungen eingehalten werden. Diese Art
von Problem wird im Allgemeinen durch Modelle linearer Programmierung
gelöst.
Das Werkzeug, das für
das Einrichten des Modells angenommen werden kann, muss zusätzlich zur
Lösung
eine verfeinerte Analyse der Zwangsbedingungen bereitstellen, bei
der diejenigen herausgefunden werden, die auf das Maximieren der objektiven
Funktion den meisten Einfluss haben.
-
Der durch diesen Baustein erzeugte
Plan wird durchgesehen, und über
eine Schnittstelle eines Systems zur Entscheidungsunterstützung kann
der Einfluss verschiedener Situationen auf die benutzte objektive
Funktion geprüft werden.
Der endgültige Plan
wird veröffentlicht
und zum Gebrauch als anfängliche
Grundlage für
die unterste Planungsebene gespeichert.
-
10 zeigt den funktionellen Aufbau für den Jahresplaner.
-
10: Funktioneller Aufbau des Jahresplaners
-
Modellgenerator
-
Dieser Baustein ist für das Erzeugen
einer geeigneten Darstellung des mathematischen Modells verantwortlich,
das vom Benutzer im Optimierungsbaustein definiert wird. Das Modell
besteht aus der objektiven Funktion, die im Allgemeinen die Gewinnspanne
des Unternehmens und die Zwangsbedingungen widerspiegelt, die auferlegt
werden. Die Zwangsbedingungen bestehen üblicherweise aus Grenzwerten
für den
erwarteten Bedarf an Produkten, der Kapazität der Maschinen des Werkes
und der Verknüpfung
zwischen Vorgängen.
In Sinne des Jahresplaners kann die Kapazität der Maschinen genau die Anzahl
von Stunden sein, mit der jede von ihnen zum Betrieb in einem bestimmten
Zeitraum zur Verfügung
steht.
-
Optimierer
-
Dieser Baustein erzeugt den Wert
der objektiven Funktion für
die beste Alternative aller Möglichkeiten,
d.h., er erzeugt die optimale Lösung.
Er erzeugt auch eine verfeinerte Analyse, die es ermöglicht herauszufinden,
welche Variablen, Parameter und Zwangsbedingungen auf die objektive
Funktion größeren Einfluss
ausüben.
-
System zur Entscheidungsunterstützung
-
Über
dieses System tritt der Benutzer mit dem Modell in Dialog, ändert die
Parameter und Zwangsbedingungen und beobachtet das Ergebnis und
die Auswirkung der Veränderungen.
Dieser Baustein stellt sicher, dass der Benutzer das Mittel hat, einer
beliebigen automatisch erzeugten Lösung seine Entscheidung aufzuerlegen.
-
HAUPTPLANER
-
Die Hauptaufgaben des Hauptplaners
sind Folgende:
- 1. Die Annahmen des Jahresplaners
und Vorausberechnungen für
die nächsten
paar Monate durchzusehen und sie dann zu bestätigen oder zu ändern.
- 2. Für
jeden Produktionsmonat geeignete Produktionsaktionen zu erzeugen.
- 3. Die folgenden Monate ausführlich
zu analysieren und einen Produktionsplan für das Werk zu erzeugen, der
benutzt werden soll, die Lieferzeit für eingehende Aufträge festzulegen.
- 4. Die Aufträge
den Maschinen des Werkes zuzuordnen und realistische Lieferdaten
[nicht lesbar] zu erzeugen, ........ beobachtet.
- 5. Für
die Planung von Zulieferungen Informationen zu erzeugen.
-
Der Hauptplaner ordnet kürzeren Zeiträumen, im
Allgemeinen mit einer Dauer von einer Woche oder zehn Tagen, die
optimalen Mengen von Produkten zu, wie sie vom Jahresplan vorgegeben
werden. Dementsprechend muss er für die verschiedenen Arten von
Produkten an den verschiedenen Ausrüstungen des Werkes die Zeiträume der
Produktionsaktionen erzeugen. Der betriebliche Horizont des Hauptplaners
beträgt üblicherweise
drei bis sechs Monate vom derzeitigen Datum, d.h., der Horizont wird
jeden Monat dynamisch angepasst. Dies bedeutet, dass die Produktionskapazität jedes
Monats so lange revidiert werden kann, wie sich der Monat innerhalb
des betrieblichen Horizontes befindet.
-
Neue Aufträge, die in den betrieblichen
Horizont des Hauptplaners fallen, werden den wöchentlichen Produktionskapazitäten des
Werkes zugeordnet, so dass das Lieferdatum für den Auftrag ermittelt werden
kann. Das Berechnen der restlichen Kapazität wird kontinuierlich bis zu
dem Datum beibehalten, das bei Eingang des nächsten Auftrages benutzt werden
soll. Bei Aufträgen,
welche die wöchentliche
Produktionskapazität überschreiten,
führt der
Hauptplaner eine laufende Gesamtberechnung der wöchentlichen Kapazitäten vor
dem vom Kunden gewünschten
Datum durch und ordnet den Auftrag der Anzahl von Wochen zu, die
erforderlich sind. Wenn sogar dann nicht genügend Kapazität vorhanden
ist, um den Auftrag zu produzieren, wird er nicht angenommen. Das
frühestmögliche Datum,
zu dem der Auftrag produziert werden kann, wird vermerkt. Im Falle von
beliebiger Stornierung von Aufträgen
werden die Kapazitäten
des Werkes aktualisiert. 11 zeigt den
funktionellen Aufbau für
den Hauptplaner.
-
Erzeugen des Hauptplanes
-
Das Zuordnen von Kapazität zu den
Maschinen, die vom Jahresplaner vorgegeben werden, wird in wöchentliche
Zuordnungen umgewandelt, welche die Grundlage der gesamten Planung
des Hauptplaners und des Ausführlichen
Planers bilden. Die Hauptpläne
für jede
Produktfamilie werden aus den nicht ins Einzelne gehenden Zwangsbedingungen der
Maschinenkapazität
und Voraussagen über
den Kundenbedarf erzeugt, die in den Hauptplaner direkt oder über die
Daten eingeführt
werden, die ihren Ursprung im Jahresplaner haben. Jeder erzeugte
Plan liefert eine Kapazität
für jede
Produktfamilie, die unter realistischer Einschätzung vom Werk produziert werden
kann.
-
Da Veränderungen und unerwartete Ereignisse
unvermeidlich sind, können
die Pläne
automatisch, wobei die Bedingungen gegeben sind, für die eine
erneute Planung stattfindet, oder manuell über das System zur Entscheidungsunterstützung revidiert
werden.
-
11: Funktioneller Aufbau des Hauptplanes
-
Erzeuger von Produktionsaktionen
-
Sobald der Jahresplaner den idealen
Produktmix für
die nächsten
paar Monate bereitstellt, analysiert dieser Baustein diesen Mix
und erzeugt eine Reihe von Produktionsaktionen, denen die verschiedenen
Ausrüstungen
des Werkes gehorchen müssen,
damit diese Produkte auf optimierte Weise erzeugt werden können. Das
Erzeugen und die Reihenfolgebildung dieser Produktionsaktionen muss sich
in Übereinstimmung
mit den verarbeitungstechnischen Zwangsbedingungen des Werkes und
mit den betrieblichen Regelungen befinden.
-
Zuordnung von Aufträgen
-
Wenn die Aufträge eingehen, werden sie Zeiträumen, im
Allgemeinen Wochen, zugeordnet, in denen die Hauptpläne erzeugt
werden. Ihre Lieferdaten werden ermittelt und mit dem Kunden vereinbart. Wenn
nicht genügend
Kapazität
vorhanden ist, rechtzeitig für
den Kunden zu produzieren, wird der Grund für diese Nichteinhaltung vermerkt.
-
Rückwärtsplanung
-
Beginnend vom geforderten Lieferdatum, wird
jeder Produktionsschritt auf dem Leitweg eines Produktes geprüft, und
der Verbrauch an Kapazität und
Ausführungszeit
wird in den Wochenperioden des Hauptplaners widergespiegelt.
-
Zuordnung von Betriebsmitteln
-
Unterschiedliche Produkte können auf
unterschiedlichen Wegen die gleiche Ausrüstung benötigen. Damit muss die Zuordnung
von Ausrüstungen auf
ausgewogene Weise gerade zu dem Zeitpunkt erfolgen, bei welchem
dem Produkt die Ausrüstung zugeteilt
wird. Jedes Produkt ist mit einem Belastungsprofil verbunden, das
angibt, wie viel das Produkt von jedem Teil der Ausrüstung auf
seinem Weg belegt, und zwar in Tonnen pro Stunde.
-
Dieser Baustein betrachtet im Hinblick
auf die nachfolgenden Rückschläge für die verfügbare Produktionskapazität die Zeiträume, in
denen die Ausrüstung
nicht in Betrieb sein kann.
-
Aufnahmekapazität
-
Die Kapazität, die für jede vom Hauptplaner verwaltete
Woche noch nicht aufgebraucht worden ist, wird summiert und durch
diesen Baustein wochenweise berechnet. Damit haben wir die gesamte verfügbare Kapazität in jedem
Zeitraum und für
jede Produktfamilie. Bei jedem Auftrag, der angenommen wird, wird
bei jedem Teil der Ausrüstung
die notwendige Kapazität
vermindert und in der Verfügbarkeit
aller Produktfamilien widergespiegelt, welche die Maschinen auf
dem Leitweg für
jedes angenommene Produkt gemeinsam nutzen.
-
System zur Entscheidungsunterstützung
-
Dieser Baustein versetzt den Benutzer
in die Lage, mit dem System in Dialog zu treten, um Daten und vom
Hauptplan bereitgestellte Ergebnisse einzuführen, zu überwachen und zu ändern.
-
AUFÜHRLICHE PLANER
-
Auch dann, wenn ein Auftrag auf normale Weise
durch den Hauptplaner eingegeben wurde, ist nichtsdestotrotz ausführlicheres
Planen des Auftrages erforderlich, wenn sich sein Produktionszeitraum nähert. Es
gibt mehrere Gründe
dafür.
Die derzeit abgewickelten Aufträge
können
etwas mehr Kapazität in
Anspruch nehmen als erwartet, wodurch die für die Eingabe eines neuen Auftrages
verfügbare
Kapazität vermindert
wird. Die Situation des Werkes kann sich seit dem Zeitpunkt, zu
dem die Aufträge
eingegeben worden sind, geändert
haben. Kunden können
Veränderungen
zu den Lieferdaten oder den technischen Daten der vorher benötigten Aufträge angefordert
haben. In Produktion befindliches Material ist fehlgeleitet worden,
und der Auftrag muss neu eingeplant werden. Es kann ein Mangel an
ausreichendem Rohmaterial zum Abarbeiten des Auftrages eintreten.
-
Damit stellt der ausführliche
Planer ein genaues Überwachen
der Kapazität
und erneutes Planen von Aufträgen
bereit und benutzt auch wenn immer möglich die Bestandsliste. Er
sagt die Verfügbarkeit
des Werkes für
die Aufträge,
die sich schon im Ablauf befinden, und die voraus, mit denen noch nicht
begonnen worden ist. 12 zeigt
den funktionellen Aufbau für
den ausführlichen
Planer.
-
Die Hauptaufgaben des ausführlichen
Planers sind die Folgenden:
- 1. durch Produktfamilienbildung
ausführliche
Auftragspläne
zu erzeugen.
- 2. einen aktuellen und genauen Zustandsbericht der verbrauchten
und verfügbaren
Kapazität
je Produktfamilie und je Ausrüstung
zu speichern.
- 3. ein realistisches Lieferdatum für neue Aufträge zu erzeugen,
die in den betrieblichen Horizont des ausführlichen Planes fallen.
- 4. dem Planungssystem für
den angeforderten Zeitraum Aufträge
bereitzustellen.
- 5. Bestandsverfügbarkeiten
zum Planen und erneuten Planen von Aufträgen zu benutzen.
-
Zum besseren Gebrauch der Kapazität des Werkes
können,
wenn überschüssige Kapazität vorhanden
ist, Aufträge
vorgezogen werden. Gleichermaßen
können
im Falle einer Überlastung
einige Aufträge
verzögert
werden, und der Benutzer kann dann die verfügbare Kapazität des Werkes
für verschiedene
Produktfamilien erneut definieren, um den Einfluss möglicher
Verzögerungen
zu verringern.
-
Die Funktionen dieses Bausteines
können dafür benutzt
werden, um die Folgen des Austauschens, Änderns und erneuten Planens
von Aufträgen zu
analysieren. Damit kann der Benutzer die Möglichkeiten prüfen, die
Produktion von Aufträgen
hoher Priorität
zu beschleunigen.
-
Bei jedem Schritt im Produktionsvorgang
liefern die ausführlichen
Pläne die
Verbrauchsdaten für jede
Art von Material, das in der Produktion verwendet wird. Aus diesen
Daten kann die geeignete Menge von Rohmaterial berechnet werden,
die für
die Produktion erforderlich ist.
-
Die endgültigen Pläne für jede Produktfamilie werden
zusammen mit den Anforderungen von Produktion und Bestand veröffentlicht.
Erneut geplante Aufträge
und unerwartete Engpässe
bei Kapazitäten
werden aufgezeichnet.
-
Der funktionelle Aufbau des ausführlichen Planers
hat die folgenden Merkmale:
-
12: Funktioneller Aufbau des ausführlichen
Planers
-
Planung von Produktionsaufträgen
-
Der Planungsmechanismus lädt die in
Bearbeitung befindlichen Aufträge,
und die neuen Aufträge,
beginnend mit der vorgegebenen Woche, zum Abgleichen durch den Hauptplaner,
und diejenigen, bei denen die Lieferdaten verzögert sind, werden für den Benutzer
aufgelistet. Die Produktionsebenen jeder Produktlinie werden für jedes
Teil der Ausrüstung definiert,
das in ihren Leitwegen enthalten ist. Dieser Baustein versucht,
Engpässe
dadurch zu überwinden,
dass er alternative Betriebsmittel benutzt, die Auftragsbearbeitung
früher
beginnt oder einige Aufträge
verzögert.
-
Rückwärts ablaufende und direkte
Planung
-
Beginnend mit dem Lieferdatum, muss
jeder Produktionsschritt auf dem Leitweg des Auftrages geprüft werden,
um genügend
Zeit zum Produzieren des Auftrages bereitzustellen, wobei alle Produktionszeiten
jeder Stufe gegeben sind. Falls erforderlich, können die Aufträge von der
Woche des Abgleiches aus projiziert werden, um das am nächsten liegende
Lieferdatum zu definieren.
-
Auslastung der Ausrüstung
-
Dieser Baustein gleicht dem, wie
er beim Hauptplaner angetroffen wird, ist aber ausführlicher. Er
betrachtet die Verarbeitungszeit durch die Ausrüstung, die Rüstzeit der
Ausrüstung,
die Zwangsbedingungen der Straßen
und die täglichen
Kapazitäten.
-
Planung und Überwachung
von Zulieferungen und Energie/Versorgung
-
Die einschränkenden Zwangsbedingungen von
Zulieferung und Energie werden so betrachtet, dass eine voraussichtliche
Zuordnung von Aufträgen zum
Werk aufrecht erhalten wird. Innerhalb der geltenden Grenzen zeichnet
der ausführliche
Planer die Zulieferschritte und die Versorgungsenergie auf, die erforderlich
sein werden, die Aufträge
zu produzieren.
-
System zur Entscheidungsunterstützung
-
Der Benutzer muss mit dem ausführlichen Planer
in Dialog treten müssen,
um operative Ausnahmen zu lösen
und Alternativen zur Auslastung von Betriebsmitteln und zum erneuten
Planen abzuschätzen.
Bei unvorhergesehenen Ereignissen kann es unmöglich sein, alle Aufträge auszuliefern,
ohne dass es eine Verzögerung
gibt; der Benutzer muss eingreifen und entscheiden, welcher verzögert werden
soll und welcher nicht. Die Einflüsse von Veränderungen in der Menge, den
technischen Daten und dem Lieferdatum von Aufträgen müssen durch den Benutzer ebenfalls
analysiert werden.
-
PRODUKTIONSPLANUNG
-
Das System zur Produktionsplanung
setzt sich aus vier Bausteinen zusammen: Planung im Primärbereich,
Planung im Fertigwalzbereich, Planung im Versandbereich und Planung
im Gießereibereich. 13 zeigt diese Bereiche
und die Beziehungen untereinander.
-
13: Funktioneller Aufbau des Primärbereiches
-
Planung im Primärbereich
-
Der Aufbau der Planung im Primärbereich beruht
auf den folgenden Anforderungen:
- – Bereitstellen
einer Anzeige der Ausrüstung
des Primärbereiches
für den
gewünschten
Planungshorizont, z.B. eine Woche oder mehrere Tage (von hier an
werden wir diesen Horizont als eine Woche betrachten). Die erzeugte
Lösung
muss alle bedeutungsvollen Zwangsbedingungen derart in Betracht
ziehen, dass die Planung so zuverlässig wie möglich an der Realität liegt.
- – Erzeugen
eines ausführlichen
Planes für
die Ausrüstung,
wobei den Zwangsbedingungen der Bereitstellung von Roheisen, den
Zwangsbedingungen beim Gruppieren, Aufreihen und zeitlichen Einordnen
von Ausrüstung
und dem Zulieferbedarf zu Gießerei
und Fertigwalzbereich Rechnung getragen werden.
-
Der vorgeschlagene Aufbau stellt
eine integrierte Planung für
die gesamte grundlegende Ausrüstung
der Primärbereiches
bereit.
-
Der Planungsvorgang beginnt mit der
Auswahl der Aufträge
für eine
bestimmte Woche. Aufträge
werden zusammengruppiert, um aus der Sicht der Stabstraße die beste
Abfolge der Knüppelreihung
zu erzeugen und aus der Sicht des Warmwalzbereiches die beste Folge
von Walzgestellen zu erzeugen. Diesen Folgen werden die von der
Gießerei
gesetzten Zwangsbedingungen der Bereitstellung von Roheisen und
Anforderungen an das Roheisen hinzugefügt, um dann die Planung dafür zu erzeugen,
was gegenwärtig
durch das Stahlwerk voraussichtlich produziert werden soll. Die
tatsächlichen
Listen von Blöcken
für die
Stabstraße,
Platten für
den Warmwalzbereich, Grenzen der Bereitstellung von Roheisen durch
die Hochöfen
und von Stahl für
die Gießerei
werden für
die endgültige
Erzeugung von Plänen für Knüppel und
Coils und für
die interne Planung der Gießerei
betrachtet. Die Planung der Roheisenzulieferung der Rohöfen wird
innerhalb der geltenden Grenzen erzeugt. Im gesamten Vorgang werden
alle bedeutungsvollen Zwangsbedingungen hinsichtlich der maximalen
Anpassung der Lösung
an den Zustand des Werkes zu einem gegebenen Zeitpunkt betrachtet.
-
Sobald eine Lösung erzeugt worden ist, kann der
Benutzer einen beliebigen Teil der Lösung löschen und neu bearbeiten. Damit
können
durch den Benutzer beliebige mögliche
Zwangsbedingungen, die normalerweise nicht betrachtet werden müssen, manuell
auferlegt werden.
-
Eine neue Lösung muss immer dann erzeugt werden,
wenn die vorgeschlagene Planung mit dem Zustand im Werk wesentlich
kollidiert. Beispiele von Ereignissen, die eine neue Planung erfordern,
können
sein: Fehlleitung von Material, Einfügen neuer Aufträge, Stornierungen
von Aufträgen
und Ausfälle bei
Ausrüstungen.
-
14: Funktioneller Aufbau des Primärbereiches
-
Die Bausteine des funktionellen Aufbaus
des in 14 gezeigten
Primärbereiches
sind Folgende:
-
Vorgruppieren von Knüppeln
-
Die Aufträge für das Fertigwalzen bei der Stabstraße werden
nach der Gleichheit von Merkmalen gruppiert, die bei der Reihenfolgebildung
von Knüppeln
erwünscht
sind, z.B. Stahlmarke, Lieferdatum und Anordnung der Stabwalzrollen.
Nach Betrachtung der ab Lager verfügbaren kalten Blöcke wird
die beste Gruppierung der Knüppel
erzeugt. An diesem Punkt sollten bestimmte Zwangsbedingungen der
Stahlwerksausrüstung
vernachlässigt
werden.
-
Bildung einer vorläufigen Reihenfolge
von Knüppeln und
Blöcken
-
Wenn die vom vorhergehenden Baustein
gelieferten Gruppierungen gegeben sind, werden die beste Reihenfolge
von Knüppeln
und die entsprechende Reihenfolge von Blöcken für die Stabwalzen erzeugt. Eine
der grundlegenden Aufgaben besteht darin, immer dann, wenn es möglich ist,
warme Blöcke
einzusetzen. Verfügbare
kalte Blöcke
werden eingerechnet. Zwangsbedingungen des Stahlwerkes werden immer
noch vernachlässigt.
-
Vorläufiges Gruppieren von Walzgerüstens
-
Alle Aufträge, die vom Warmwalzen für den gewünschten Planungshorizont
beansprucht wurden, werden nach den Merkmalen gruppiert, die dem Walzvorgang
eigen sind: z.B. Breite und Dicke der Bleche, Lieferdatum und Art
des Stahles. Ab Lager verfügbare
Bleche müssen
einbezogen werden.
-
Vorläufige Reihenfolge der Walzgerüste
-
Wenn die Walzgerüste betrachtet werden, die
im vorigen Baustein gebildet worden sind, wird eine Folge von Walzgerüsten erzeugt,
so dass die Zwangsbedingungen des Blechwalzens am besten eingehalten
werden. Wiederum werden verfügbare kalte
Bleche betrachtet, nicht aber die Mehrzahl der für das Stahlwerk bedeutungsvollen
Zwangsbedingungen.
-
Bildung von Durchläufen und
Folgen kontinuierlicher Blockbereitstellung und Hochofenbeschickung
-
Für
jeden Block aus der Reihenfolge, die vom Stabwalzen angefordert
wurde, und jedes Blech aus der Reihenfolge, die vom Warmwalzen angefordert
wurde, wird die Zeitspanne ermittelt, welche der Block oder das
Blech zwischen dem Ende der Blockerzeugung und dem Beginn des Einlaufes
in den Walzvorgang warten können.
Die Blöcke
und Bleche werden zu Durchläufen
gruppiert, so dass die Anzahl der Blöcke oder Bleche maximiert wird,
die sich in dem Zeitraum überlappen,
in dem sie zur Verfügung stehen,
wenn sie warm durchlaufen sollen. Wenn die Durchläufe gebildet
worden sind, werden sie der Ausrüstung
zugeordnet (z.B. BOFs, Hafenöfen,
Entgasern), damit sichergestellt ist, dass die Kontinuität des Verarbeitens
des Durchlaufes innerhalb des Stahlwerkes absehbar ist. Alle Zwangsbedingungen der
kontinuierlichen Walzstraße,
die Abfolgen von mehreren Durchläufen
betreffen können,
werden überprüft, sowie
die Einschränkungen
und Auflagen der Hochöfen.
Die Anforderungen aus der Gießerei werden
zwischen den zu erzeugenden Durchläufen angeordnet. Dieser Baustein
erzeugt die mögliche Planung
dessen, was an das Stahlwerk bereitgestellt werden soll, für die Blöcke, Bleche,
Bedienung und Zuteilung der Gießerei
und des Roheisens aus den Hochöfen
so nahe wie möglich
an dem, was vom Stahlwerk verlangt wird.
-
Zuteilung von Schachtöfen
-
Wenn die tatsächliche Reihenfolge von Blöcken gegeben
ist, die vom Stahlwerk erzeugt werden sollen, muss dieser Baustein
die verfügbaren
Zellen der Schachtöfen
auswählen
und sie den Blöcken
zuordnen, wobei alle notwendigen zeitlichen Toleranzen bereitgestellt
werden, ebenso wird auch das Aufwärmen der verfügbaren kalten
Blöcke
betrachtet.
-
Reihenfolgebildung der Stabwalzen
-
Sobald die Reihenfolge gegeben ist,
mit der die Blöcke
den Schachtöfen
zur Verfügung
stehen, wird die Reihenfolge festgelegt, mit der sie gewalzt werden
müssen,
wobei die Zwangsbedingungen der zeitlichen Abläufe und der Anordnung der Walzen
in Betracht gezogen werden.
-
Endgültige Gruppierung der Walzgerüste
-
Wenn die endgültige Reihenfolge der vom Stahlwerk
zu erzeugenden Bleche gegeben ist, wird die für das Warmwalzen jedes von
ihnen zur Verfügung
stehende Zeit berechnet. Indem die Anzahl der Bleche maximiert wird,
bei denen sich diese Zeiten überlappen,
werden die Bleche zu Gerüsten
gruppiert, mit denen eine Gleichförmigkeit in Breite, Dicke,
Lieferdatum und der Stahlmarke der Bleche erreicht wird. Die verfügbaren kalten
Bleche werden ebenfalls betrachtet. Es muss allen Zwangsbedingungen
zur Bildung der Gerüste
Rechnung getragen werden.
-
Endgültige Reihenfolgebildung der
Gerüste
-
Sobald die Gerüste definiert worden sind, werden
die durch den Warmwalzbereich und das nächstliegende Lieferdatum eines Auftrages
innerhalb jedes Gerüstes
auferlegten Zwangsbedingungen betrachtet, wobei die endgültige Planung
der Gerüste
und folglich der warmen Coils und der Rohbleche erfolgt.
-
System zur Entscheidungsunterstützung
-
Der Benutzer kann die erzeugten Lösungen durchsehen
und sie ändern.
Wenn die Veränderungen
irgend eine Zwangsbedingung verletzen, wird der Benutzer davon in
Kenntnis gesetzt, aber es ist seine Entscheidung, ob er die Veränderung
aufrecht erhält
oder nicht.
-
PLANUNG DES FERTIGWALZBEREICHES
-
Dieser Bereich besteht aus den Fertigwalzstraßen für Edelstahlcoils
und -bleche, der Fertigwalzstraße
für silizierten
Stahl, ihren jeweiligen Schnittstraßen, der Schnittstraße für Kohlenstoffstahl und
dem Stabwalzwerk.
-
Der vorgeschlagene Aufbau für den Fertigwalzbereich
beruht auf den folgenden Punkten:
- – Erzeugen
eines Planes für
die Ausrüstung
des Fertigwalzbereiches für
einen bestimmten Horizont (z.B. eine Woche), wobei allen Zwangsbedingungen
dieser Ausrüstung
Rechnung getragen wird.
- – Minimieren
der Umrüstzeiten
der Ausrüstung und
von Auftragsverzögerungen.
-
Die vom Primärbereich bereitgestellten Aufträge werden
für eine
Woche gruppiert und eingereiht. Alle Wartungszeiträume müssen in
Betracht gezogen werden. Die Bestandsanwendung hat eine bedeutungsvolle
Rolle bei der Benutzung von in der Verarbeitung befindlichem Material,
wenn dieses fehlgeleitet wird.
-
Eine Beschreibung der Verfahrensweisen folgt,
die für
das Planen jeder Fertigwalzstraße
benutzt werden soll. 15 zeigt
den funktionellen Aufbau der Fertigwalzbereiche.
-
Straßen für Edelstahl und silizierten
Stahl
-
Diese beiden Fertigwalzstraßen haben
hinsichtlich der Verfahrensweisen der Produktion sehr ähnliche
Merkmale: in der Regel durchläuft
die gesamte Ausrüstung
in diesen Straßen
zwei Betriebsschritte. Der erste besteht aus einem Gruppieren von Aufträgen, welche
die betrieblichen Zwangsbedingungen der Ausrüstung erfüllen, z.B. alle Coils in einer
Gruppe müssen
zur gleichen Stahlmarke gehören.
Der zweite Schritt besteht aus der Reihenfolgebildung, in der die
Coils einer Gruppe eingereiht sind, z.B. müssen die Coils sich in einer
Reihenfolge mit abnehmender Länge
befinden. Am Ende eines Schrittes zur Reihenfolgebildung werden
die Coils für die
nächste
Ausrüstung
auf ihrem Leitweg freigegeben, indem sie der Weiterverarbeitung
bereitgestellt werden.
-
Die Gruppen von Coils, die in einer
bestimmten Maschine zusammengruppiert worden sind und den gleichen
Leitweg haben, sind noch keinem einzelnen Auftrag, sondern einer
Gruppe von Aufträgen zugeordnet,
d.h., die Zuteilung von Metalleinheiten zu Aufträgen erfolgt so spät wie möglich, so
dass aus der Möglichkeit
Nutzen gezogen werden kann, dass ausgewählt wird, welcher Auftrag als
fehlgeleitet behandelt werden sollte und welcher weiter vorlaufen sollte,
wenn eine Fehlleitung eintritt. Am Beginn jedes Systemdurchlaufes
erzeugt die Überarbeitungsfunktion
der Auftragszuordnung die anfänglichen
Gruppen von Aufträgen
für jeden
Teil der Ausrüstung.
-
Der Zyklus des Gruppierens, Bildens
von Reihenfolgen und Überarbeitens
von Auftragszuteilungen wird wiederholt, bis alle Aufträge von allen Ausrüstungen
auf ihrem Leitweg verarbeitet worden sind. Das System zur Entscheidungsunterstützung ermöglicht das
Beobachten der Ergebnisse und bei allen Stufen der gefällten Entscheidungen
das Eingreifen des Benutzers (d.h., dies gilt für die restlichen Straßen des
Fertigwalzbereiches).
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Stabwalzen
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Die Planung von Knüppeln (Rohstangen), die
ihren Ursprung an den Walzen haben (STRASSE 1 und 2) wird berücksichtigt,
so dass durch die Ausrüstung
des Fertigwalzbereiches der Stabstraße geeignete Materialgruppen
gebildet und ihre Reihenfolge festgelegt werden. Der Ansatz für das Lösen dieser
Art von Problem, kann als ein Sonderfall der Verfahrensweise betrachtet
werden, die für
rostfreien und silizierten Stahl beschrieben worden ist, da die Ausrüstung gleiche
Merkmale zur Gruppierung und Reihenfolgebildung hat. Sowohl die
Planung von Knüppeln
als auch die von Fertigerzeugnissen kann durch das System zur Entscheidungsunterstützung geändert und
angepasst werden.
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16: Funktioneller Aufbau der Siebereiplanung
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GIESSEREI
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Dies ist ein Bereich, der getrennt
vom Rest des Werkes arbeitet, ausgenommen Anforderungen von Stahl
aus dem Stahlwerk und Roheisen von den Hochöfen.
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Der erste Schritt im Vorgang des
Gießens besteht
in der Zuteilung von Personal der Planungsphase eines neuen Auftrages,
in der für
die Ausrüstung
die Modelle und die Leitwege durch die Produktion erzeugt werden.
Externe Modelle können
ebenfalls angenommen und ihre Leitwege festgelegt werden.
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Auf Grund des Vorhandenseins von
mehr Ausrüstungen
als menschlicher Arbeitskraft, um sie zu betreiben, wird in der
Gießerei
die menschliche Arbeit kritisch. Dementsprechend wird eine sorgfältige Prüfung vorgenommen,
eine menschliche Arbeitskraft gleichzeitig einem Teil einer Ausrüstung zuzuteilen,
um jede Aufgabe auszuführen,
die beim Durchlauf eines Auftrages vorgegeben ist.
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Die endgültige Produktionsphase eines
Auftrages kann einen Schritt der Fertigbearbeitung betreffen, wenn
wir dann die Planung der Fertigprodukte haben. Wiederum können sowohl
die Daten, die der Gießerei
bereitgestellt werden, als auch die, die von ihr erzeugt werden, über das
System zur Entscheidungsunterstützung
durch den Benutzer verändert
werden.
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16: Funktioneller Aufbau der Gießereiplanung
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PLANUNG DES VERSANDES
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Die Transportfunktion schließt den Fertigungsvorgang
eines Auftrages im Werk ab. Diese Funktion muss eine Planung erzeugen,
die Verzögerung
bei der Auslieferung minimiert und auf geeignete Weise Transportalternativen
erkundet. Der vorgeschlagene Aufbau (17)
beruht auf den folgenden grundlegenden Punkten:
- – Erzeugen
einer Planung für
eine Woche (oder einen beliebigen gewünschten Zeitraum) für jedes Transportmittel
(LKW, Eisenbahn, Schiff usw.), wobei die Planung der vom Werk erzeugten
Fertigprodukte in Betracht gezogen wird.
- – Immer
dann, wenn es erforderlich ist, Anpassen der Tagesplanung.
- – Entwickeln
einer Auslastungsplanung auf der Grundlage der Planung der Transportunternehmen.
- – Erzeugen
einer neuen Planung, wenn irgend eine ernste Störung bei der Verfügbarkeit
der Produkte oder der Transportmittel auftritt.
- – Erzeugen
einer Planung, mit der Lieferverzug und Transportkosten minimiert
werden.
- – Einrichten
einer Überwachung
des Leistungsvermögens
des Transportunternehmen.
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17: Funktioneller Aufbau der Versandplanung
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Gruppieren im Versand
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Diese Funktion empfängt die
Planung der Fertigprodukte und gruppiert sie mit denen zusammen,
die sie in einem Versandlager findet. Diese Gruppen werden über die
verschiedenen Transportunternehmen versandt. Dieser Baustein minimiert Lieferverzug
und die Transportkosten.
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Reihenfolgebildung zur Auslastung
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Die gruppierten Aufträge werden
in eine Reihenfolge gebracht, um einen Ladeplan zu bilden, der auf
der Planung der Transportunternehmen beruht. Zwangsbedingungen,
wie etwa Raumbedarf zum Handhaben der Ladungen und Transportkapazität, müssen in
Betracht gezogen werden.
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System zur Entscheidungsunterstützung
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Der Benutzer muss eine klare Einsicht
in die Aufträge,
die vom Werk ankommen sollen, und diejenigen haben, die sich im
Versandlager befinden. Darüber
hinaus muss der Benutzer in der Lage sein, jegliche Daten zu ändern und
zu korrigieren, die vom Baustein der Versandplanung betrachtet oder
erzeugt werden. Diese Funktion überwacht
auch den Grad von Abweichung zwischen dem, was geplant war, und
dem, was ausgeführt
worden ist, indem die dafür
notwendigen Informationen erzeugt werden, wenn eine neue Planung
erwünscht
ist.
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TECHNISCHE DATEN UND LEITWEG
VON AUFTRÄGEN
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Beim Eingeben eines Auftrages muss
dieser schnell und dynamisch spezifiziert werden. Der vorgeschlagene
Aufbau (18) beruht auf
den folgenden Punkten:
- – Vermindern oder Ausschalten
manueller Vorgaben und Leitweglenkung durch das Verwalten und Aktualisieren
der metallurgischen Erkenntnisse und Vorgabe von Aufträgen.
- – Sobald
die Aufträge
von den Künden
erteilt worden sind, dynamische Spezifikation von Aufträgen mit
Leitweginformation.
- – Speichern
der Aufträge
in einem Archiv, auf das von Planung und Ablaufsteuerung gleichermaßen zugegriffen
werden kann.
- – Bereitstellen
einer Prüfung
der Durchführbarkeit für die Spezifikation
von Aufträgen
und immer dann automatische erneute Leitweglenkung der Aufträge, wenn
es nötig
ist.
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Der Vorgang der Auftragsspezifikation
beginnt mit dem Zugriff auf die Kundenaufträge, die von der Funktion zur
Auftragseingabe bereitgestellt werden. Kundenanforderungen werden
in die interne Benennung von ACESITA übersetzt.
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Entsprechend der Art des vorgegebenen Produktes,
der Stahlmarke, der Dicke, der Länge
und der Qualität
wird der Leitweg erzeugt, und die Auslastungsanforderungen des Auftrages
an die Ausrüstung
auf dem Leitweg widerzuspiegeln. Der Leitweg muss Informationen über die
Reihenfolge von Ausrüstungen,
auf denen der Auftrag verarbeitet werden muss, Verarbeitungszeiten
an jedem Teil der Ausrüstung,
Produktionsgeschwindigkeiten und Zwischenabmessungen bei jedem Schritt
enthalten.
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Die Durchführbarkeit der Produktion des
Auftrages, wie er vorgegeben ist, wird gegenüber den Kapazitäten der
Ausrüstung überprüft, um sicherzustellen,
dass der Auftrag, physisch wie vorgegeben verarbeitet werden kann.
Wenn die Prüfung
nicht bestanden wird, muss automatisch, falls vorhanden, ein alternativer
Leitweg erzeugt werden.
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Alle vorgegebenen Aufträge werden
auf der Grundlage ihres Leitweges mit Kosteninformationen bewertet.
Auf diese Aufträge
kann gleichermaßen von
der Planung und Ablaufsteuerung zugegriffen werden.
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Vorgaben für Aufträge
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Diese Funktion übersetzt die Informationen aus
dem Kundenauftrag in die interne Auftragsnorm von ACESITA. Internationale
technische Normen werden benutzt, und vorher definierte Informationen werden
in Fällen
bereitgestellt, in denen einige Merkmale der Auftrages vom Kunden
nicht zur Verfügung gestellt
worden sind.
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Prüfung der Gültigkeit des Auftrages
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Diese Funktion wird für jeden
eingegangenen Auftrag ausgeführt.
Wenn der Auftrag nicht ausgeführt
werden kann, wird diese Information an die Funktion des Systems
zur Entscheidungsunterstützung
geschickt, welches das Mittel bereitstellen muss, dass Anforderungen,
wenn möglich,
geändert werden.
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18: Funktioneller Aufbau der Auftragsspezifikation
und des Leitweges
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Erzeugen des Leitweges
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Sobald ein Auftrag durch die Prüfung der Durchführbarkeit
der Produktion hindurch gegangen ist, muss sein Standardleitweg
durch die Produktion erzeugt werden. Informationen über den
Auftrag, Vorzugsbedingungen für
den Kunden und Bedingungen des Stahlwerkes werden in Betracht gezogen.
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Erzeugen eines alternativen
Leitweges
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Wenn kein Leitweg gefunden werden
kann, muss an diese Funktion einer Anforderung zum erneuten Bilden
eines Leitweges geschickt werden, die dann ihrerseits versuchen
wird, einen alternativen Leitweg zu entdecken.
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Kostenermittlung
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Diese Funktion berechnet die Kosten
eines Auftrages auf der Grundlage des mit ihm verbundenen Leitweges.
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System zur Entscheidungsunterstützung Der Benutzer
kann die vom Spezifikations- und Leitweg-Baustein gelieferten und
erzeugten Informationen durchsehen und sie verändern, wie er es für nötig hält.
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BESTANDSANWENDUNG
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Der Vorgang der Bestandsanwendung
vergleicht die bedeutungsvollen Attribute des verfügbaren Materials
mit den Vorgaben der Aufträge
und ermittelt für
einen gegebenen Auftrag die Auswahlmöglichkeit des Materials. Das
Material kann aus Blechen, halbfertigen Coils oder Fertigprodukten
bestehen. Es werden firmeninterne Regeln benutzt, um die Angemessenheit
der Zuordnung zwischen dem verfügbaren
Material und dem Auftrag zu beurteilen, sowohl wenn es mehrere Materialien
für einen
Auftrag, als auch wenn es mehrere mögliche Aufträge für ein bestimmtes
Material gibt. Bestandsanwendung auf einen Auftrag wird einen Einfluss
auf die ausführliche Planung
und Ablaufsteuerung ausüben.
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Der Vorgang der Bestandsanwendung
beginnt mit der Analyse neuer Aufträge, um zu ermitteln, welcher
dem vorhandenen Bestand an Blechen und Coils zugeordnet werden kann.
Einige Merkmale, die betrachtet werden können, sind: chemische Eigenschaften,
Qualität,
Breite, Dicke und Gewicht.
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Wenn mehrere Kandidaten verfügbar sind, wird
nach einer vorher definierten Vorzugsliste die beste Wahl gekennzeichnet.
Sobald ein Blech oder ein Coil einem Auftrag zugeteilt worden ist,
steht es für
andere Anwendungen nicht mehr bereit. Der Benutzer kann dann eingreifen,
wenn es nötig
ist.
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19: Funktioneller Aufbau der Bestandsanwendung
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Zuteilung/erneute Zuteilung
von Aufträgen
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Durch diese Funktion werden Auftragsdaten und
Bestandsdaten verarbeitet. Bestimmte Attribute von Aufträgen, Blechen
und Coils können
verglichen werden. Die übereinstimmenden
Kriterien, Auftragsattribute und die Kandidaten-Bleche oder -Coils werden
geprüft.
Die Absehbarkeit der Übereinstimmung
zwischen dem Auftrag und dem Material wird ermittelt.
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Im Falle von mehrfachen übereinstimmenden
Möglichkeiten
werden zur Bildung von Prioritäten vorher
definierte Regeln benutzt.
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System zur Entscheidungsunterstützung
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Diese Funktion muss das Eingreifen
des Benutzers in den Entscheidungsvorgang hinsichtlich der Eignung
und Verfügbarkeit
von Kandidatenmaterial unterstützen,
das einem Auftrag zugeordnet werden soll.
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NUTZEN FÜR ACESITA
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Die Annahme des vorgeschlagenen funktionellen
Aufbaus wird ACESITA eine Reihe von Vorteilen bringen. Einige von
ihnen sind nachstehend zu finden:
- – Optimierung
der Gewinnspanne und der Betriebsmittel der Firma aus dem Jahresplaner
zur Produktionsplanung des Werkes.
- – Gewichtete
Ausgewogenheit zwischen Markterfordernissen und dem Produktionspotenzial
des Werkes.
- – Schnelle
und genaue Reaktion auf die Absehbarkeit, die Kundenanforderungen
erfüllen
zu können.
- – Das
erwartete Lieferdatum wird unverzüglich ermittelt, wobei alle
Zwischenstufen der Produktion in Betracht gezogen werden. Bestandsinformationen
werden beim Eingang neuer Aufträge
und bei der erneuten Zuordnung von fehlgeleiteten Aufträgen beachtet.
- – Die
Automatisierung des Planungs- und Ablaufsteuersystems versetzt die
Benutzer in die Lage, sich auf Aufgaben zu konzentrieren, die für das Unternehmen
eher kritische und strategische Bedeutung haben.
- – Die
Produktionsplanung des gesamten Werkes wird vollständig integriert,
vom Stahlwerk bis zum Ende der Fertigwalzstraßen.
- – Die
Planung erzeugt automatisch die Bildung und Aufreihung von Produktionsaktionen.
- – Das
Spezifikations- und Leitwegsystem ist ausreichend intelligent, das
Personal von ermüdenden
manuellen Arbeiten zu befreien. Der Spezifikationsvorgang betrachtet
genormte und alternative Leitwege.
- – Beim
Eingeben von Aufträgen
wird der Materialeinsatz betrachtet. Der Vorgang wird automatisch
und in Echtzeit ausgeführt.
Alle wichtigen Aspekte von mit verfügbaren Materialien übereinstimmenden
Aufträgen
werden betrachtet.
- – Die
Gesamtzeit zwischen dem Erteilen des Auftrages und seinem Versand
an den Kunden wird vermindert.
- – Planung
und Ablaufsteuerung werden kontinuierlich an die Bedingungen des
Werkes angepasst, um seine Kapazitäten bis zu Maximum auszunutzen
und den Markt besser zu bedienen.