Allgemeine Prioritätsregeln und Prioritätsregel. Johnson-Algorithmus


Hausarbeit, 2017
13 Seiten, Note: 1,0

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Darstellungsverzeichnis

Abkürzungs- und Symbolverzeichnis

1. Einleitung

2. Arbeitsvorbereitung
2.1 Reihenfolgenplanung
2.2 Das Dilemma der Ablaufplanung

3. Prioritätsregeln
3.1 Elementare Prioritätsregeln
3.2 Simulation optimaler Prioritätsregeln in der Ablaufplanung
3.3 Kombinationsmöglichkeiten von Prioritätsregeln

Literaturverzeichnis

Darstellungsverzeichnis

Darst. 01: Wirksamkeit von Prioritätsregeln

Darst. 02: Kombinierte Prioritätsregeln

Abkürzungs- und Symbolverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1. Einleitung

Die vorliegende Arbeit wurde im Modul „Logistik 3“ (5 P/L 33) angefertigt und behandelt die Thematik „Allgemeine Prioritätsregeln und der Prioritätsregel: Johnson Algorithmus“. Das Ziel dieser Ausarbeitung ist die Darstellung verschiedener Prioritätsregeln und anschließend eine ausführliche Erläuterung des Johnson-Algorithmus anhand eines Beispiels, worauf in der beigefügten Präsentation näher eingegangen wird. Der Johnson-Algorithmus stellt eine Möglichkeit der Durchlaufzeitminimierung in einem Mehrproduktunternehmen mit zwei Fertigungsstufen dar.

Der erste Teil der Arbeit gibt einen Überblick über die Notwendigkeit einer Arbeitsvorbereitung und der Reihenfolgenplanung. Anschließend wird das „Dilemma der Ablaufplanung“ vorgestellt. Im dritten Teil der Ausarbeitung handelt es sich um Prioritätsregeln, deren Varianten, Einsatzmöglichkeiten und um einen grundsätzlichen Ablauf einer Simulation. Im Anschluss folgen die Kombinationsmöglichkeiten verschiedener Prioritätsregeln, welche die Grundlage für die „Prioritätsregel Johnson-Algorithmus“ ist. Eine ausführliche Erläuterung dazu befindet sich im Anhang dieser Arbeit in Form einer Power Point Präsentation.

Um die Notwendigkeit für die Verwendung von Prioritätsregeln im allgemeinen Sinne sowie die Anwendung des Johnson Algorithmus erläutern zu können, ist es sinnvoll mit der Thematik der Arbeitsvorbereitung zu beginnen und daraus die Ableitung für die „Prioritätsregel: Johnson Algorithmus“ zu bilden.

2. Arbeitsvorbereitung

Bei der Arbeitsvorbereitung wird zwischen einem allgemeinen und einem speziellen Teil unterschieden. Die allgemeine Arbeitsvorbereitung umfasst die Fertigungsprogrammplanung, die Einrichtung und Erhaltung von Produktionskapazitäten und der Gestaltung der Produktionsorganisation.[1]

In dieser Ausarbeitung wird ausschließlich auf die spezielle Arbeitsvorbereitung eingegangen.

Die Aufgabenfelder der speziellen Arbeitsvorbereitung sind u. a.:

- Überwachung von Produktionsaktivitäten
- Erstellung von Unterlagen (für Produkte, Aufträge, Produktkapazitäten und die einzusetzenden Verfahren)
- Gestaltung von Auftragsprogrammen

Nach der Arbeitsvorbereitung folgt die zeitgleiche Bearbeitung der Prozess- und Ablaufplanung, welche sich mit den Fertigungsabläufen in Produktionsunternehmen befasst. Es ist wichtig zu unterscheiden, dass die Prozessplanung sich mit der Produktionsbestimmung, der Produktionsreihenfolgenplanung und der Maschinenzuordnung beschäftigt. In der Ablaufplanung werden Entscheidungen über die Reihenfolgeplanung der Fertigungsaufträge und deren Terminplanung (Ablaufplanung) getätigt.[2]Dabei werden Fertigungsaufträge in eine Reihenfolge und Ordnung gebracht und auf die dafür vorgesehenen Maschinen verteilt.[3]Wird eine Störung im Fertigungsablauf festgestellt, so muss eine entsprechende Plankontrolle vorgenommen werden, um diese zu beseitigen.[4]Um die Reihenfolge der zu bearbeitenden Aufträge bestimmen zu können, ist eine Reihenfolgenplanung erforderlich, auf die im nächsten Kapitel näher eingegangen wird.

2.1 Reihenfolgenplanung

Für die Durchführung einer Reihenfolgeplanung für Fertigungsaufträge bedarf es vorher einer notwendigen Maschinenplanung. Diese legt fest, in welcher Reihenfolge ein Auftrag (oder Erzeugnis), welche Maschinen bis zur Fertigstellung durchlaufen muss. Nachfolgend auch Fertigungsstufen genannt.

Bei der Reihenfolgenplanung der Fertigungsaufträge geht es um die (gleichzeitige oder hintereinander folgende) Bearbeitung mehrerer Aufträge auf einer oder mehreren Maschinen mit gleichen oder unterschietlichen Bearbeitungszeiten. Dabei ist es notwendig die Maschinen so auszulasten, dass das Ziel einer maximalen Kapazitätsauslastung erreicht wird. Weitere Zielsetzungen der Maschinenbelegung sind die Minimierung von Durchlaufzeiten der Aufträge, Minimierung von Zwischenlagerkosten und die Minimierung von Terminabweichungen. Nachfolgend werden diese Zielsetzungen „Ziele der Ablaufplanung“ genannt.

Zudem ist es wichtig zu unterscheiden, um welche Art der Fertigung es sich handelt. Zum einen gibt es das Modell der Fließfertigung (Flow-Shop-Modell). Hier wird die Bearbeitungsreihenfolge der Fertigungsaufträge einmalig für alle Fertigungsstationen am Anfang festgelegt und nicht mehr geändert. Die Erreichung der genannten Zielsetzungen ist ohne großen (Planungs-) Aufwand zu realisieren. Zum anderen gibt es das Modell der Werkstattfertigung (Job-Shop-Modell). Hier variiert die Bearbeitungsreihenfolge der Fertigungsaufträge. Für die Bearbeitung eines Erzeugnisses ist oftmals mehr als eine Maschine notwendig. Auch werden verschiedenartige Erzeugnisse hergestellt, die eine unterschiedliche Bearbeitungsdauer benötigen. Hier stellt sich die Frage der optimalen Reihenfolge.[5]Dabei ist es nicht möglich alle Ziele gleichzeitig zu erreichen, da die einzelnen Ziele zum Teil in einem Zielkonflikt zu einander stehen. Ein solcher Zielkonflikt ist eine „maximale Kapazitätsauslastung“ und eine „minimale Durchlaufzeit“.[6]Dieser wird in der gängigen Literatur als „Das Dilemma der Ablaufplanung“ bezeichnet und im folgenden Kapitel näher erläutert.

2.2 Das Dilemma der Ablaufplanung

Gutenberg beschreibt den bereits genannten Zielkonflikt als „Das Dilemma der Ablaufplanung“, was die gleichzeitige Optimierung beider Ziele (Minimierung der Durchlaufzeit und Maximierung der Kapazitätsauslastung) bedeutet. Dieser Konflikt ist überwiegend in der Werkstattfertigung zu finden und stellt sich wie folgt dar:

Wird das Ziel der Durchlaufzeitminimierung angestrebt, so müssen Maschinen, die auf die Bearbeitung weiterer Aufträge warten, leer stehen. Folglich ist eine maximale Kapazitätsauslastung nicht möglich. Was dazu führt, dass Maschinen sich langsamer amortisieren und Investitionsentscheidungen somit (negativ) beeinflusst werden.

Wird das Ziel der maximalen Kapazitätsauslastung angestrebt, so müssen die zu bearbeitenden Aufträge vor den Maschinen warten. Dadurch ist eine minimale Durchlaufzeit nicht möglich. Dies hätte zur Folge, dass Kundenaufträge langsamer bearbeitet werden und dadurch die Kundenerwartungen einer schnellen Auslieferung der bestellten Produkte nicht erfüllt werden können. Zudem werden große Mengen an Fertigerzeugnissen auf Lager Produziert, was hohe Kapitalbindungskosten verursacht.[7]

Um dieses Problem möglichst optimal lösen zu können, wird in der Praxis versucht die Ablaufplanung (Bestandteil der Reihenfolgenplanung) mit Hilfe von verschiedenen Prioritätsregeln durchzuführen. Die restliche Arbeit bezieht sich nur noch auf die Anwendung von Prioritätsregeln in der Werkstattfertigung (Job-Shop-Modell).

3. Prioritätsregeln

Um Lösungsansätze zur Realisierung von Reihenfolgeproblemen zu erreichen, stehen der Produktionswirtschaft verschiedene Verfahren, wie das Analytische, Heuristische und das Deterministische, zur Verfügung. Diese Arbeit konzentriert sich auf das Heuristische Verfahren, welches das Ziel einer Näherungslösung beim Reihenfolgenproblem anstrebt. Um eine diese zu erreichen, gibt es das Mittel des Näherungsverfahrens und das der Prioritätsregeln.

Prioritätsregeln werden zur Planung von Maschinenbelegungsproblemen benötigt. Diese dienen der Bestimmung einer zeitlichen Reihenfolge von Aufträgen einzelner Produktionsstufen. Hierzu wird für alle wartenden Aufträge nach einem vorgegebenen Kriterium eine Priorität ermittelt, die als Auswahlkriterium dient. Dies ist notwendig, um verschiedene Zielsetzungen der Ablaufplanung zu erreichen.[8]

Als Ausgangspunkt für die Bildung von Prioritätsregeln ist es notwendig vorab Prioritätskriterien festzulegen. Solche sind u. a.:

- Bearbeitungszeit bzw. Restbearbeitungszeit (Processing Time)
- Fertigstellungstermin bzw. Liefertermin (Due Date)
- Anzahl der Bearbeitungsschritte (Number of Operations)
- Ankunftszeit (Arrival Time)
- Kosten (Costs)
- Durchlaufzeit (Flow Time)[9]

3.1 Elementare Prioritätsregeln

Nachfolgend wird eine Auswahl gängiger, elementarer Prioritätsregeln vorgestellt, dessen Ausgangspunkt die beschriebenen Prioritätskriterien darstellen:

KOZ-Regel(Kürzeste Operationszeitregel) bzw. LOZ-Regel(Längste Operationszeitregel): Der Auftrag mit der kürzesten/längsten Bearbeitungszeit wird als erster bearbeitet und hat somit die höchste Priorität. Prioritätskriterium: (Rest-) Bearbeitungszeit.

GRB-Regel(Längste Fertigungsrestzeitregel) bzw. KRB-Regel(Kürzeste Fertigungsrestzeitregel): Die höchste Priorität erhält der Auftrag, dessen Bearbeitungsrestzeit auf allen Maschinen die längste (kürzeste) ist. Prioritätskriterium: (Rest-) Bearbeitungszeit.

WT-Regel(Wert-Regel): Die höchste Priorität erhält der Auftrag, der den höchsten Produktwert vor Ausführung des jeweiligen Arbeitsvorgangs hat (dynamische Wert-Regel). Prioritätskriterium: Kosten.

SZ-Regel(Schlupf-Zeit-Regel): Der Auftrag mit der kleinsten Differenz zwischen dem Liefertermin und der bleibenden Bearbeitungszeit, sein Schlupf, wird als erster bearbeitet. Prioritätskriterium: Fertigstellungs- bzw. Liefertermin.

MAA-Regel(Regel der meisten noch auszuführenden Arbeitsvorgänge) bzw. WAA-Regel(Regel der wenigsten noch auszuführenden Arbeitsvorgänge): Derjenige Auftrag wird zuerst bearbeitet, der die meisten (wenigsten) noch auszuführenden Arbeitsvorgänge hat.[10]Prioritätskriterium: Anzahl der Bearbeitungsschritte.

3.2 Simulation optimaler Prioritätsregeln in der Ablaufplanung

Um herauszufinden, welche Prioritätsregel die Ziele der Ablaufplanung am „besten“ erfüllt, können sog. Simulationen durchgeführt werden.

Um eine Simulation durchführen zu können, müssen vorab Kriterien für Maschinen und Aufträge festgelegt werden. Dabei werden unwichtige Kriterien, die in der realen Werkstattfertigung vorkommen, weggelassen. Es werden nur die wesentlichen Aspekte des Produktionsablaufs abstrakt dargestellt. Festzulegende Kriterien für die Maschinen sind die Anzahl der bearbeitenden Maschinen, die Reihenfolge der Maschinen, die ein Auftrag bis zur Fertigstellung durchlaufen muss sowie die Bearbeitungszeit, die pro Maschine für einen Auftrag aufgewendet werden muss. Als nächstes müssen Kriterien für die zu bearbeitenden Aufträge festgelegt werden. Dafür werden Daten eines jeden einzelnen Auftrages benötigt, wie z. B. die Reihenfolge der Maschinen, die der einzelne Auftrag durchlaufen muss bis zur Fertigstellung bzw. Auslieferung und die Bearbeitungszeit auf jeder Maschine.[11]

[...]


[1]Vgl. Jehle, E.: Produktionswirtschaft, 5. Aufl., Heidelberg: Verl. Recht und Wirtschaft, 1999, S. 75

[2]Vgl. Watermeyer, K.: Ablaufplanung mit alternativen Prozessplänen, BestMasters, Wiesbaden: Verl. Springer Fachmedien, 2016, S. 8

[3]Vgl. Watermeyer, K., a. a. O., S. 1

[4]Vgl. Jehle, E: Produktionswirtschaft, a. a. O., S. 77

[5]Vgl. Nebl, T.: Produktionswirtschaft, 5. Aufl., Oldenburg 2004, S. 688 - 689

[6]Vgl. Jehle, E., a. a. O., S. 90 - 91

[7]Vgl. Wirtschaftslexikon24, 2015, URL: http://www.wirtschaftslexikon24.com/d/dilemma-der-ablaufplanung/dilemma-der-ablaufplanung.htm (letzter Abruf: 07.07.2016, 12:37 Uhr)

[8]Vgl. Jehle, E., a. a. O., S. 98

[9]Nebl, T., a. a. O., S. 691

[10]Jehle, E., a. a. O., S. 98 - 100

[11]Vgl. Buzi, K.: Die Simulation optimaler Prioritätsregeln für die Ablaufplanung in der Werkstattfertigung, Köln, Obladen: Westdt Verl, 1971 (Forschungsberichte d. Landes Nordrein-Westfalen. 2085), Verl.: VS Verlag für Sozialwissenschaften, S. 7 - 8

Ende der Leseprobe aus 13 Seiten

Details

Titel
Allgemeine Prioritätsregeln und Prioritätsregel. Johnson-Algorithmus
Hochschule
Fachhochschule Bielefeld
Note
1,0
Autor
Jahr
2017
Seiten
13
Katalognummer
V442420
ISBN (eBook)
9783668805200
ISBN (Buch)
9783668805217
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Logistik, Johnson Algorithmus, Algorithmus
Arbeit zitieren
Katharina Kaufmann (Autor), 2017, Allgemeine Prioritätsregeln und Prioritätsregel. Johnson-Algorithmus, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/442420

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