Kapazitätsabgleich flexibler Fertigungssysteme

Zusammenfassung

Gegenstand des Beitrags ist ein Model! sowie ein Lösungsverfahren zur Minimierung der maximalen Kapazitätsbelastung von sich ersetzenden Maschinen eines flexiblen Fertigungssystems (FFS) unter Berücksichtigung begrenzter Werkzeugmagazine (Systemrüstungsplanung). Ausgangspunkt der Systemrüstungsplanung sind vorgegebene und gemeinsam zu fertigende Werkstücke. Die Arbeitsgänge dieser Werkstücke sowie deren zugehorige Werkzeuge sind den ersetzenden Maschinen eines FFS zuzuordnen. Das Planungsproblem wird als lineares gemischt-ganzzahliges Programm mit dem Zielkriterium Minimierung der maximalen Kapazitätsbelastung der Maschinen (Kapazitätsabgleich) formuliert. Zur Lösung des Modells wird eine Heuristik entwickelt, in der eine Zuordnung der Arbeitsgänge zu den Maschinen durch die Lösung eines parametrischen verallgemeinerten Zuordnungs-Problems erreicht wird. Hierbei approximiert die Zielfunktion die Werkzeugmagazinplätze, die durch diese Zuordnung erforderlich sind. Die Parametrisierung der Problemstellung erlaubt es, Lösungsgüte und Rechenzeit des Verfahrens zu beeinflussen. Der Algorithmus wurde auf einem PC implementiert und an zahlreichen, zufällig gebildeten Beispielen getestet. Es zeigten sich durchweg positive Ergebnisse.

Summary

The paper considers the loading problem in flexible manufacturing systems (FMS). This problem involves the following assignments to the machine tools: operations and associated cutting tools required for part types that have been selected to be produced simultaneously. The loading problem is first formulated as a linear mixed integer program with the objective to minimize the maximum workload assigned to each machine. A heuristic procedure is developed in which an assignment of operations to machine tools is obtained by solving a parametrized generalized assignment problem with an objective function that approximates the use of tool slots required by the operations assigned to the machines. The algorithm was coded in FORTRAN and tested on a PC. Computational results are presented for different test problems to demonstrate the efficiency and effectiveness of the suggested procedure.