Die Produktion ist ein Wertsteigerungsprozess, bei dem aus Input-Einheiten wertgesteigerte Output-Einheiten erzeugt werden. Auf Seiten der Produzenten wird das Ziel verfolgt, eine möglichst hohe Wertsteigerung zu erreichen, um diese im Preis zum Ausdruck zu bringen. Die Wertschöpfung unterliegt u.a. zeitlichen Anforderungen, die durch effiziente Produktionsplanung einen wesentlichen Beitrag zur Erreichung gesetzter Wertschöpfungsziele leisten. Da die industrielle Erzeugung eine Vielzahl von Schritten – wie die Beschaffung, die Produktion sowie die Distribution – beinhaltet, steigert sich die erreichbare Wertschöpfung durch Senkung des Zeitbedarfs der einzelnen Vorgänge.
Einem Unternehmen bieten sich verschiedene Organisationstypen der Produktion an, welche sich hinsichtlich der Anordnung der Arbeitssysteme und deren Transportbeziehungen unterscheiden. Bei genauerer Betrachtung der Fließfertigung – welche eine hohe Produktivität durch Anordnung spezialisierter Anlagen nach dem Objektprinzip aufweist – wird deutlich, dass die Zielsetzung in Form von Zeitkriterien im Fokus steht. Somit wird die Kostenminimierung durch eine Verringerung der Zeit, die ein Werkstück benötigt, um die Fertigung zu durchlaufen, unterstützt.
Zur Erreichung dieser angestrebten Zeitminimierung bestehen Methoden der Ablaufplanung im Flow-Shop . Bei dieser Problemstellung wird die Reihenfolge, in welcher die Aufträge über die Maschinen laufen, festgelegt. Eine der vier wichtigsten Möglichkeiten das Zielkriterium zu erreichen, ist die Minimierung der Zeit zwischen Beginn des ersten und Beendigung des letzten Auftrags. Diese Zeitspanne wird als Zykluszeit bezeichnet. Eine Minimierung der Zykluszeit wird durch das von S. M. Johnson entwickelte Verfahren aus dem Jahr 1954 erreicht.
Im Verlauf dieser Arbeit wird auf dieses Verfahren genauer eingegangen. Dabei werden die genaue Vorgehensweise sowie mögliche Anwendungsbereiche erläutert und anhand eines Zahlenbeispiels veranschaulicht. Zum Schluss wird der vorgestellte Algorithmus durch ein abschließendes Fazit kritisch beurteilt.
Inhaltsverzeichnis
1 Problemstellung
2 Der Johnson-Algorithmus
2.1 Das Verfahren
2.2 Anwendungsbereiche
2.3 Veranschaulichung
2.4 Aktueller Bezug
3 Fazit
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Optimierung der Ablaufplanung in der Produktion, wobei das primäre Ziel die Minimierung der Zykluszeit bei Flow-Shop-Prozessen durch den von S. M. Johnson entwickelten Algorithmus ist.
- Grundlagen der industriellen Produktionsplanung und Fließfertigung
- Strukturierte Vorgehensweise des Johnson-Algorithmus
- Anpassung des Verfahrens für dreistufige und mehrstufige Flow-Shop-Probleme
- Praktische Veranschaulichung anhand eines numerischen Beispiels
- Bedeutung des Verfahrens für aktuelle Forschungs- und Anwendungsfelder
Auszug aus dem Buch
2.1 Das Verfahren
Bei einem Flow-Shop-Problem werden N Aufträge auf M Stationen bearbeitet. Jeder Auftrag i besteht aus M Arbeitsgängen und durchläuft die Stationen in der Reihenfolge 1, 2, ..., M. Bei der Betrachtung eines zweistufigen Flow-Shop-Problemes werden die Konstanten Ai und Bi mit i = 1, 2, ..., N berücksichtigt. Ai ist die Bearbeitungszeit von Auftrag i an der ersten Station, Bi entsprechend die Bearbeitungszeit von Auftrag i an der zweiten Station. Mit dem Johnson-Algorithmus besteht eine einfache Entscheidungsregel, mit der die Zykluszeit durch das ermitteln eines optimalen Ablaufplans der Aufträge minimiert wird. Das Verfahren setzt die FIFO-Regel voraus und legt die Überlegung zugrunde, dass die Zykluszeit mindestens so groß ist, wie die Summe der Bearbeitungszeiten aller Aufträge auf der ersten plus der kleinsten Bearbeitungszeiten auf der zweiten Station.
Im Folgenden wird die Vorgehensweise des Johnson-Verfahrens anhand von sechs Schritten klar strukturiert vorgestellt.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Problemstellung: Das Kapitel führt in die Thematik der wertsteigernden Produktion ein und erläutert die Bedeutung der Zeitminimierung in der Fließfertigung als wirtschaftlichen Erfolgsfaktor.
2 Der Johnson-Algorithmus: Dieser Abschnitt beschreibt das Verfahren des Johnson-Algorithmus sowie dessen Erweiterungen auf mehrstufige Probleme und zeigt die Anwendung an einem konkreten Beispiel sowie in der aktuellen Forschung auf.
3 Fazit: Das Fazit fasst den grundlegenden Beitrag des Verfahrens für die Ablaufplanung zusammen und betont dessen fortdauernde Relevanz als Basis für moderne Lösungsansätze.
Schlüsselwörter
Produktionswirtschaft, Ablaufplanung, Flow-Shop-Scheduling, Johnson-Algorithmus, Zykluszeitminimierung, Fließfertigung, Wertschöpfung, Produktionsplanung, Zeitkriterien, Optimierung, Algorithmus, Fertigungssteuerung, Auftragsreihenfolge, Arbeitssysteme, Industrial Engineering.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der mathematischen Optimierung von Produktionsabläufen, speziell mit der sogenannten Ablaufplanung (Scheduling) in der Fließfertigung.
Welches sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Zentrale Themen sind die effiziente Anordnung von Arbeitsschritten, die Minimierung von Leerzeiten zwischen Maschinen und die Anwendung von Algorithmen zur Prozessoptimierung.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Hauptziel ist die Darstellung und Erläuterung des Johnson-Algorithmus, um die Zykluszeit bei der Abarbeitung von Aufträgen auf zwei oder mehr Stationen zu minimieren.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine methodische Herleitung des Johnson-Algorithmus verwendet, die durch ein numerisches Rechenbeispiel veranschaulicht und in den Kontext der aktuellen Produktionswissenschaft gestellt wird.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil werden die Schritte des Johnson-Algorithmus erklärt, dessen Erweiterbarkeit auf dreistufige und n-stufige Prozesse diskutiert sowie ein praktisches Anwendungsbeispiel durchgerechnet.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Flow-Shop, Zykluszeit, Johnson-Algorithmus, Ablaufplanung und Produktivität charakterisiert.
Wie unterscheidet sich der Algorithmus bei zwei gegenüber drei Stationen?
Bei zwei Stationen ist der Algorithmus direkt anwendbar. Bei drei Stationen muss das Problem durch die Zusammenfassung der Bearbeitungszeiten mathematisch zunächst auf ein äquivalentes zweistufiges Problem reduziert werden.
Was passiert, wenn zwei Aufträge die gleiche Bearbeitungszeit aufweisen?
Für diesen Fall definiert das Werk eine "Regel bei Gleichheit", die festlegt, welcher Auftrag in Abhängigkeit vom Indexwert oder der Stationszugehörigkeit priorisiert wird, um Leerzeiten zu vermeiden.
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- Anonym (Author), 2017, Das Johnson-Verfahren. Ein Algorithmus für Flow-Shop-Scheduling, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1015175
