Produktions- und Ablaufplanung in der Prozessindustrie

Zur Prozessindustrie zählen Chemie-, Pharma-, Nahrungsmittel-, Mineralöl- und Hüttenindustrie. Die eingesetzten Stoffe werden im Gegensatz zur Fertigungsindustrie durch die ablaufenden Prozesse nach Art, Eigenschaften und/oder Zusammensetzung verändert. Aufgabe der Produktions- und Ablaufplanung ist die zeitliche Zuordnung von Betriebsmitteln zu diesen Prozessen. Typische Ziele sind die Minimierung der maximalen Durchlaufzeit, der Terminüberschreitungen und/oder der Rüstkosten. Dabei sind Restriktionen wie

• Beschränkte Verfügbarkeit von Apparaten
• Unter- und Obergrenzen für Chargengrößen
• Beschränkte Verfügbarkeit von Zwischenprodukten
• Kapazitätsbeschränkungen von Lagern
• Kontinuierliche und diskontinuierliche Materialflüsse
• Zyklische, divergente und/oder konvergente Materialflüsse
• Reinigungsschritte, deren Notwendigkeit und Dauer von der Reihenfolge der Prozesse abhängt
• Zeitlich variierende Verfügbarkeit von Mitarbeiter
• Nachliege- und Verfallszeiten für Zwischenprodukte
• Kalender
• Synchronisation von Prozessen
• Alternative Rezepte

zu beachten.

Probleme der Produktions- und Ablaufplanung in der Prozessindustrie können mit verkürzten Branch-and-Bound-Verfahren und/oder Prioritätsregelverfahren gelöst werden. Bei der Entwicklung solcher Verfahren wird auf Ergebnisse aus dem Forschungsfeld "Ressourcenbeschränkte Projektplanung" zurückgegriffen.

Benchmark-Instanzen: Chemische Industrie (Westenberger & Kallrath, 1995)

Veröffentlichungen des Lehrstuhls im Forschungsgebiet

Bücher:

• Trautmann, N. (2005):
  Operative Planung der Chargenproduktion, Deutscher Universitäts-Verlag, Wiesbaden
• Neumann, K.; Schwindt, C.; Zimmermann, J. (2003):
  Project Scheduling with Time Windows and Scarce Resources, 2. Auflage. Springer Verlag, Berlin
• Trautmann, N. (2001):
  Anlagenbelegungsplanung in der Prozessindustrie, Deutscher Universitäts-Verlag, Wiesbaden

Referierte Fachzeitschriften (ab 1996):

• Neumann, K.; Schwindt, C.; Trautmann, N. (2005):
  Scheduling of continuous and discontinuous material flows with intermediate storage restrictions. European Journal of Operational Research 165(2), 495-509
• Schwindt, C.; Trautmann, N. (2003):
  Scheduling the production of rolling ingots: Industrial context, model, and solution method. International Transactions in Operational Research 10, 547-563
• Neumann, K.; Schwindt, C.; Trautmann, N. (2002):
  Advanced production scheduling for batch plants in process industries, OR Spectrum 24, 251-279
• Neumann, K.; Schwindt, C.; Zimmermann, J. (2002):
  Recent Results on resource-constrained project scheduling with time windows: Models, solution methods and applications, Central European Journal of Operations Research 10, 113-148
• Schwindt, C.; Trautmann, N. (2000):
  Batch Scheduling in Process Industries: An Application of Resource-Constrained Project Scheduling, OR Spektrum 22, 501-524

Beiträge in Tagungs- und Sammelbänden (ab 1996):

• Fündeling, C.-U.; Trautmann, N. (2005):
  Belegungsplanung einer Make&Pack-Anlage: eine Fallstudie aus der Konsumgüterindustrie. In: Günther, H.-O.; Mattfeld, D.; Suhl, L. (Eds.): Supply Chain Management und Logistik. Physica, Heidelberg, 223-233
• Trautmann, N.; Schwindt, C. (2005):
  A MINLP/RCPSP decomposition approach for the short-term planning of batch production. In: Puigjaner, L.; Espuña, A. (Eds.): European Symposium on Computer Aided Process Engineering - 15. Elsevier, 1309-1314
• Gentner, K.; Neumann, K.; Schwindt, C.; Trautmann, N. (2004):
  Batch Production Scheduling in the Process Industries. In: Leung, J.Y.T. (Ed.): Handbook of Scheduling: Algorithms, Models, and Performance Analysis, CRC Press, Boca Raton, 48/1-48/21
• Schwindt, C.; Trautmann, N. (2004):
  A Priority-Rule Based Method for Batch Production Scheduling in the Process Industries. In: Ahr, D.; Fahrion, R.; Oswald, M.; Reinelt, G. (Eds.) Operations Research Proceedings 2003, Springer, Berlin, 111-118
• Trautmann, N. (2004):
  A Two-Stage Approach for Batch Production Scheduling in the Process Industries. In: The 9th International Work­shop on Project Management and Scheduling. Nancy / France, April 26-28, 291-294
• Schwindt, C.; Trautmann, N. (2003):
  Scheduling of Rolling Ingots Production. In: Leopold-Wildburger, U. ; Rendl, F. ; Wäscher, G. (Eds.): Operations Research Proceedings 2002, 83-88
• Neumann, K. (2002):
  Scheduling of Batch Production in Process Industries. In: The 8th International Workshop on Project Management and Scheduling PMS 2002, Valencia / Spain, April 2-5, 278-281
• Schwindt, C. (2002):
  Scheduling of Continuous Production in Process Industries. In: The 8th international workshop on project management and scheduling PMS, Valencia / Spain, April 2-5, 314-317
• Schwindt, C.; Trautmann, N. (2002):
  Scheduling Continuous Material Flows. In: Proceedings of the 18th International Conference on CAD/CAM, Robotics and Factories of the Future, Porto / Portugal, July 3-5, 757-764
• Schwindt, C.; Trautmann, N. (2002):
  Storage Problems in Batch Scheduling. In: Chamoni, P.; Leisten, R.; Martin, A.; Minnemann, J.; Stadtler, H., Eds., Operations Research Proceedings 2001, Springer, Berlin, 213-217
• Trautmann, N. (2002):
  Anlagenbelegungsplanung in der Prozeßindustrie. In: Chamoni, P.; Leisten, R.; Martin, A.; Minnemann, J.; Stadtler, H., Eds., Operations Research Proceedings 2001, Springer, Berlin, 483-490
• Trautmann, N. (2002):
  Storage Problems in Process Industries. In: The 8th international workshop on project management and scheduling PMS, Valencia / Spain, April 2-5, 359-363
• Trautmann, N.; Schwindt, C. (2002):
  Storage Problems in Process Scheduling. In: Proceedings of the 18th International Conference on CAD/CAM, Robotics and Factories of the Future, Porto / Portugal, July 3-5, 749-756
• Neumann, K. (2001):
  Batch Scheduling in Process Industries - Modelling and Case Study. In: Bright, G., Ed., Proceedings of the 17th International Conference on CAD/CAM, Robotics and Factories of the Future, Durban/South Africa, 631-637.
• Neumann, K. (2001):
  Modelling of Production Planning and Detailed Scheduling for Process Industries. In: Proceedings of the International Conference on Industrial Engineering and Production Management, Québec City, August 20-23
• Neumann, K.; Schwindt, C.; Trautmann, N. (2001):
  Short-Term Planning of Batch Plants in Process Industries. In: Kischka, P.; Leopold-Wildburger, U.; Möhring, R.H.; Radermacher, F.-J. (Eds.): Models, Methods and Decision Support in Management, Physica, Heidelberg, 211-226
• Schwindt, C. (2001):
  Solution procedures for production planning and detailed scheduling in process industries. In: Proceedings of the International Conference on Industrial Engineering and Production Management, Québec, August 20-23, 271-280
• Trautmann, N. (2001):
  Batch Scheduling in Process Industries: Solution Procedures. In: Proceedings of the 17th International Conference on CAD/CAM, Robotics and Factories of the Future, Durban / South Africa, July 8-12, 638-645
• Trautmann, N. (2001):
  Components of Advanced Planning Systems for Process Industries. In: Proceedings of the International Conference on Industrial Engineering and Production Management, Québec City, August 20-23, 253-262
• Trautmann, N. (2000):
  Batch Scheduling in Process Industries - an Application of Resource-Constrained Project Scheduling. In: The 7th International Workshop on Project Management and Scheduling, University of Osnabrueck, 275-277
• Trautmann, N. (2000):
  Process Flow Scheduling als ressourcenbeschränktes Projektplanungsproblem. In: Inderfurth, K.; Schwödiauer, G.; Domschke, W.; Juhnke, F.; Kleinschmidt, P.; Wäscher, G., Eds., Operations Research Proceedings 1999, Springer, Berlin, 491-496

Sonstige Veröffentlichungen (ab 1996):

• Schwindt, C.; Trautmann, N. (2002):
  Methods of Plant Occupancy Planning in the Process Industry. United States Patent Application No 09/825,555, Publication No US 2002/0138323 A1

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