24. März 2022

Auf der Zielgeraden zum simulationsbasierten Scheduling

Die Projektpartner von OptiProd.NRW entwickeln eine neue Methodik und Softwarelösung, mit der selbst für komplexeste Anlagen auf Knopfdruck hochwertige Produktionspläne generiert werden können. Und diese Zeitpläne funktionieren ohne teure, fehleranfällige und zeitraubende manuelle Modifikationen.

Neuer Scheduling Algorithmus

Nach über zwei sehr produktiven Jahren ist das Projekt OptiProd.NRW nun auf der Zielgeraden. Der neue simulationsbasierte Produktionsplanungsalgorithmus wurde so weit entwickelt und ausgereift, dass er für die Validierung und Demonstration an einer realen industriellen Fallstudie des Partners Bayer, einer komplexen Make-and-Pack-Prozessanlage, bereit ist.

Validierung mit komplexem Prozess

Make-and-Pack-Prozessanlagen machen einen erheblichen Teil der gesamten Produktionsanlagen in der Prozessindustrie aus. Ihre Wettbewerbsfähigkeit, Produktivität und Ressourceneffizienz hängen weitgehend von der Qualität der Produktionsplanung ab. Die industrielle, zweistufigen Formulierungs- und Abfüllanlage, die in OptiProd.NRW untersucht wird, ist unten schematisch dargestellt. Sie besteht aus einer Formulierungsstufe, die von der nachgeschalteten Abfüllstufe durch eine Reihe von Pufferspeichern, die über das Transferpanel verbunden sind, abgekoppelt ist. Darüber hinaus müssen die Logistik der Rohstoffe und Endprodukte sowie die Schichtpläne der Betreiber berücksichtigt werden.

Schematische Darstellung der industriellen Formulierungs- und Abfüllanlage

Digitaler Zwilling für Validierung benötigt

Die Schwierigkeit solcher Planungsprobleme liegt in der enormen Detailgenauigkeit, die berücksichtigt werden muss, um die Durchführbarkeit der Pläne auf der Fertigungsebene zu gewährleisten. Um die komplexen Wechselwirkungen präzise zu erfassen, setzen die OptiProd.NRW-Partner auf Digitale Zwillinge von INOSIM. Diese bieten einen leistungsstarken und flexiblen Formalismus zur Erfassung der Merkmale industrieller Produktionsprozesse und können über eine benutzerfreundliche Schnittstelle konfiguriert werden, die den Entwurf von Modellen ohne tiefgreifende Simulationskenntnisse ermöglicht. Die INOSIM Software kann einfache Scheduling-Regeln simulieren, aber eine mathematische Optimierung des Produktionsplans wird (noch) nicht angeboten.

Auf der Zielgeraden

Bis zum Projektabschluss Ende 2022 konzentrieren sich die Partner auf die reale Validierung und Demonstration der neuen Scheduling-Lösung am oben beschriebenen industriellen Anwendungsfall sowie auf die Verbreitung und Nutzung. Nach Projektabschluss will INOSIM die neue Produktionsplanungslösung zügig kommerzialisieren.

Zum Weiterlesen: Klanke, C., Bleidorn, D., Koslowski, C., Sonntag, C., Engell, S., 2021a. Simulation-based scheduling of a Large-scale Industrial Formulation Plant Using a heuristics-assisted Genetic Algorithm, in: GECCO ’21: Proceedings of the Genetic and Evolutionary Computation Conference Companion, Association for Computing Machinery. pp. 1587–1595.

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