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Jedes Objekt könnte von verschieden Seiten betrachtet werden. Und Objekt der vorliegenden Seminararbeit sind Verschnittsprobleme, was eigentlich sehr intensiv im Bereich Operations- Research untersucht wird. Die Probleme solcher Natur sind genau der Überschneidungspunkt des Betrieblichen Alltags, Produktionstheorie, angewandte Mathematik und Programmierung.
In vielen Bereichen der Industrie sowie im Transportwesen spielen Packungs- und Verschnittsprobleme eine wichtige Rolle. Heute werden in vielen Unternehmen Computer eingesetzt, um weiter beschriebene Optimierungsprobleme zu lösen.
Untersuchungen und Analysen des oben genannten Problems, werden mit Hilfe von Beispielen durchgeführt. Genauso ein Problem wird berücksichtigt in den Fallstudien „Zur Planung von Gießprogrammen in der Eisen- und Stahlindustrie.“ In dieser Fallstudie wird ein Gießverfahren anhand eines Bin-Packing Problem Lösungsansatzes in der Gießindustrie an einer Salzgitter AG beschrieben.
Jeder Wissenschaftler aus dem Bereich „Operation Research“ hätte sein „aber“ in jedem Vorgehensschritt, wobei in dieser Arbeit ein Versuch durchgeführt wird, die genaue wirtschaftliche Sicht zu vertreten. Schwerpunkt dieser Untersuchung sind Kosten, bzw. durch eine Lösungsanwendung ersparte Kosten.
In der vorliegenden Seminararbeit wird ein Verfahren zur Lösung eines Stahlverschnittproblems beschrieben. Es handelt sich dabei um ein aus der Industrie kommendes Problem, welches einem um Nebenbedingungen erweiterten zweidimensionalen Bin Packing Problem, auch Strip Packing oder Behälter Problem genannt entspricht. Die Nebenbedingungen ergeben sich aus den Eigenschaften des Gießprogramms. Die werden in zweiten Teil näherer betrachtet.
Das Hauptthema dieser Hausarbeit ist ein spezielles Verschnittproblem in der Stahlindustrie und deren Einfluss auf das Kostenrechnungssystem des Unternehmens, welches weiter erläutert wird. Im ersten Teil werden grundlegende und in der Literatur bekannte Packungsprobleme und unterschiedliche Lösungen dafür erläutert. In dem darauf folgenden zweiten Teil wird ein vorgeschlagener Lösungsansatz, in einem Artikel von Thomas Sprengler und Oliver Seerfried „Zur Planung von Gießprogrammen in der Eisen- und Stahlindustrie“, dieses Problems angesichts der Kostenanalyse beschrieben. Im Anschluss daran werden ein Ausblick und eine kritische Würdigung dazu dargestellt.
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
1. Literaturüberblick und Begriffsbestimmungen
1.1 Literaturüberblick
1.2 Lösungen für Bin-Packig Problem
1.3 Bedeutung und Definition
2 Modellierung des gewählten Problems
2.1 Prozessbeschreibung
2.1Modellbeschreibung
2.3 Lösungsdarstellung
Fazit
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit befasst sich mit der Optimierung von Verschnittproblemen in der Stahlindustrie, um durch effizientere Gießprozesse Kosten einzusparen. Ziel ist die Untersuchung eines industriellen Bin-Packing-Problems und dessen Auswirkungen auf die betriebliche Kostenrechnung.
- Grundlagen von Zuschnitt- und Packungsproblemen
- Mathematische Modellierung von Stranggießverfahren
- Einsatz von Heuristiken und Software zur Lösungsfindung
- Kostenanalyse und wirtschaftliche Bewertung der Verschnittoptimierung
Auszug aus dem Buch
2.1 Prozessbeschreibung
Es wird eine Stranggießverfahren betrachtet. Bei diesem Verfahren wird für die erste Schmelze zunächst das flüssige Material aus der Pfanne in einen Verteilerbehälter gegossen bis ein bestimmtes Niveau erreicht ist. Dabei wird die Kokille in schwankende Bewegungen gebracht damit der Stahlstrang nicht am Rand festklebt. So erstarrt die Außenhaut des Strangs, während der Kern flüssig bleibt. Das halb erstarrte Material wird sobald die feste äußere Schicht eine Dicke von 10 mm erreicht hat aus der Kokille gezogen. Um die Kontinuität des Stranges zu wahren wird von oben flüssiger Rohstahl nachgegossen. Der Strang wird nun so lange mit Wasser bespritzt und von Rollen in Form gehalten bis er vollkommen erstarrt ist. Will man nun eine ganze Sequenz, bestehend aus mehreren Schmelzen ohne Unterbrechung gießen, muss mit der Entleerung der ersten Pfanne sofort die nächste Pfanne gießbereit sein. Mit diesem Sequenz- bzw. Verbundgießen erreicht man eine höhere Leistung als beim Einzelguss.
Der fertige Strang muss dann in sog. Brammen zerteilt werden. Diese sind rechteckige Querschnitte, die das vom Kunden angeforderte Endprodukt bilden. Um die richtigen Größen der Brammen zu erhalten werden Schnittmuster verwendet.
Aus den oben dargestellten Überlegungen, wird Modell der zwei-dimensionaler Pin-Packing Problem gewählt, weil 2 „Dimensionen“( Länge und Breite) die sich verändern können vorhanden sind.
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung: Einführung in die Thematik der Verschnittoptimierung im industriellen Umfeld und die Relevanz der mathematischen Modellierung.
1. Literaturüberblick und Begriffsbestimmungen: Darstellung bestehender Theorien und Lösungsansätze für Packungsprobleme in der Literatur.
2 Modellierung des gewählten Problems: Detaillierte Beschreibung des Stranggießverfahrens und der mathematischen Modellierung zur Reduzierung des Verschnitts.
Fazit: Zusammenfassende Bewertung der Ergebnisse unter Berücksichtigung der erzielten Kosteneinsparungen und der Grenzen des gewählten Algorithmus.
Schlüsselwörter
Stahlindustrie, Stranggießen, Verschnittoptimierung, Bin-Packing Problem, Operations Research, Kostenrechnung, Heuristik, Prozessoptimierung, Materialabwertung, Produktionsplanung, Sequenzlänge, Modellierung, Algorithmen, Metaheuristiken, Brammen.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht die Anwendung von mathematischen Modellen und Algorithmen zur Lösung von Verschnittproblemen bei der Stahlproduktion, speziell beim Stranggießen.
Welches sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Felder sind Operations Research, industrielle Produktionsplanung, Kostenanalyse und die Informatik-basierte Optimierung von Materialnutzung.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das primäre Ziel ist es, durch die Minimierung der benötigten Stranglänge den Verschnitt zu reduzieren und dadurch die Kosten in der Stahlproduktion zu senken.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?
Es werden heuristische Verfahren, Ansätze der linearen Programmierung und Metaheuristiken verwendet, um das industrielle Bin-Packing-Problem zu lösen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden der konkrete Prozess des Stranggießens, die Modellierung dieses Problems als zweidimensionales Bin-Packing-Problem sowie die Anwendung von Excel/VBA-basierten Algorithmen beschrieben.
Welche Begriffe charakterisieren die Arbeit am besten?
Die Begriffe Verschnittoptimierung, Bin-Packing, Stranggießen, Kostenanalyse und Heuristiken beschreiben den inhaltlichen Kern der Arbeit.
Warum wird das Bin-Packing-Problem für die Stahlindustrie als relevant erachtet?
Da in der Stahlproduktion hohe Materialmengen verarbeitet werden, führt jede Reduzierung des Verschnitts zu erheblichen finanziellen Einsparungen.
Welche Limitationen werden bei der verwendeten Softwarelösung genannt?
Die verwendete Software stößt bei einer höheren Anzahl an Brammen an ihre Grenzen und kann nicht in jedem Fall die mathematisch optimale Lösung finden.
- Arbeit zitieren
- Frank Lewe (Autor:in), 2008, Zur Fallstudie: Zur Planung von Geißprogrammen in der Eisen- und Stahlindustrie, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/112477
