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Dokumentenidentifikation DE10112681B4 12.02.2004
Titel Computersystem mit Verfahren zum Planen von Vorgängen in einem Stahlwerk und Programmspeichereinrichtung zum Durchführen des Verfahrens
Anmelder International Business Machines Corp., Armonk, N.Y., US
Erfinder Bacin, Edson, Curitiba, BR;
Nogueire de Meneses, Claudio, Campinas, Sao Paulo, BR;
Souza, Pedro Sergio De, Georgia, US;
Macedo, Ivan Roquete, Cambui Campinas, BR;
Ribeiro, Wesley Elias, Proenca Campinas, BR
Vertreter Duscher, R., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Ass., 71034 Böblingen
DE-Anmeldedatum 16.03.2001
DE-Aktenzeichen 10112681
Offenlegungstag 11.10.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 12.02.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.02.2004
IPC-Hauptklasse B21B 1/00
IPC-Nebenklasse G06F 17/60   G06F 19/00   

Beschreibung[de]
Grundlagen der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Computersystem und ein Verfahren zum Planen von Vorgängen in einem Stahlwerk und auf eine Programmspeichereinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5 zur Durchführung des Verfahrens.

Üblicherweise definiert in einem Stahlwerk ein Planungssystem, welche Aufträge in einem gegebenen Werk als Nächste produziert werden sollen. In einem Blechwalzwerk wird Rohmaterial zu Roheisen geschmolzen, das verschiedene Legierungselemente erhält, die aus ihm Stahl werden lassen. Pfannen mit geschmolzenem Stahl gehen durch Vakuum- und Reinigungsvorgänge, bis die endgültigen metallurgischen Daten erreicht sind. Schließlich wird der geschmolzene Stahl in Brammen gegossen. Alle diese Schritte erfolgen im Schmelzbereich. Der nächste Schritt in der Verarbeitung ist der Walzvorgang der Brammen im Warmwalzbereich, der auch Warmbandwerk oder Warmbandstraße genannt wird. Eine Bramme kann zu mehreren Abmessungen von warmen Coils (coil) gewalzt werden. Jeder dieser beiden Bereiche unterliegt seinen eigenen Zwängen und Aufgaben, die miteinander in Konflikt stehen. Zum Beispiel: der Schmelzbereich möchte alle die Chargen mit der gleichen Gießqualität der Reihe nach produzieren, was eine ebene Verteilung der Brammen hinsichtlich der Breite erzeugen würde. Das Warmbandwerk möchte jedoch Brammen mit einer gleichförmigen Folge der Breitenabnahme erzeugen. Ganz klar, beides sind miteinander in Konflikt stehende Zwänge.

Andere Bereiche eines Stahlwerkes stellen ihre eigenen Planungsanforderungen vor. Beispielsweise enthält der Fertigwalzbereich in einem Stahlwerk alle verbleibenden Produktionsprozesse, die mit warmen Coils beginnen und mit jedem beliebigen versandbereiten Fertigprodukt enden. Die wichtigste Eigenschaft des Fertigwalzbereiches vom Standpunkt der Arbeitsplanung besteht darin, dass die Verarbeitungseinheiten nicht fest miteinander verbunden sind. Dies bedeutet, dass eine Metalleinheit (d.h. Coil, Rohling, Blech, ...) eine unbestimmte Zeit lang warten kann, ehe sie zur nächsten Verarbeitungseinheit geht. Ein weiteres bedeutsames Merkmal zum Fertigwalzbereich ist es, dass jede Verarbeitungseinheit ihre eigene Gruppe von Zwängen und Regeln hat, nach denen die Metalleinheiten zum Verarbeiten eingeordnet werden.

Zusätzlich erzeugt der Schmelzbereich üblicherweise Brammen, die vom Warmwalzbereich gewalzt werden, wobei warme Coils produziert werden. Ein Warmwalzbereich kann Trennschleifer, Öfen und Walzgerüste enthalten. Jede Bramme hat ihren eigenen Weg durch den Warmwalzbereich, der von ihrer Gussqualität, den tatsächlichen Abmessungen, den Abmessungen des warmen Coils und den Auftragsvorgaben abhängt.

In der Druckschrift DE 198 32 762 A1 ist ein Verfahren für eine Dünnbrammengießwalzanlage offenbart. Dabei wird für die Planung und Optimierung von den Ablaufvorgängen in einem solchen Stahlwerk ein iteratives Verfahren, dem ein genetischer Algorithmus zugrunde liegt, verwendet. Dieses Verfahren berechnet für jeden Iterationsschritt nach einem genetischen Algorithmus wieder eine vollständige neue Lösung für die Ablaufvorgänge. Nachteilig ist dabei, dass der Rechenaufwand und damit der Zeitaufwand entsprechend hoch ist. Des Weiteren ist das dortige Verfahren durch die starre Kopplung des Schmelz- mit drein Warmwalzbereich sehr unflexibel, was sich einschränkend auf eine Ablaufplanung auswirkt.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, Planungsverfahren für Stahlwerke zu verbessern.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Computersystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3 und durch eine Programmspeichereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5.

In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen eindeutigen Algorithmus bereit, der im Dialog die Zwangsbedingungen des Schmelzbereichs und des Warmbandwerk betrachtet, so dass für den gesamten Primärbereich (Schmelzbereich und Warmhandwerk) zugleich eine ausgewogene und durchführbare Lösung erreicht wird. In einem zweiten Aspekt nimmt die Erfindung eine Gruppe von Aufträgen, die so definiert sind, dass sie im Schmelzbereich in einem Stahlwerk als Nächste produziert werden sollen, und gliedert sie in kleine Gruppen von Aufträgen mit gleichen Merkmalen, die als Chargen bezeichnet werden. Jeder Auftrag gehört zu einer Charge. Jede Charge hat einen Leitweg, der die Produktionsschritte (Verarbeitungseinheiten) beschreibt, welche die Charge im Schmelzbereich durchlaufen muss. Das System definiert den genauen Augenblick, in dem jede Charge in jedem ihrer Schritte verarbeitet werden muss. Das System betrachtet vorzugsweise auch Einschränkungen, wie etwa zeitliche Einschränkungen, Verfügbarkeit von Rohmaterial und Pfannenverunreinigung. Als Ausgabe stellt das System den Plan für jede Verarbeitungseinheit und den Zeitpunkt bereit, an dem die Brammen und Blöcke an den Stranggießeinrichtungen erzeugt werden.

In einem weiteren Aspekt benutzt die Erfindung als allgemeine Verfahrensweise zum Planen aller Verarbeitungseinheiten mit ihren bestimmten Zwangsbedingungen und der Metalleinheiten vom warmen Coil bis zu den Fertigwalzprodukten in den Versandbereichen einen auf Ereignissteuerung beruhenden Algorithmus. Das System betrachtet nicht nur das zum Zeitpunkt der Ausführung verfügbare Material, sondern auch das Material, das für jede Verarbeitungseinheit im zeitlichen Ablauf verfügbar werden wird. Unter einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein System bereit, das verschiedene Zwangsbedingungen betrachtet und jeder Bramme, die in. der jeweiligen auf dem Leitweg der Bramme vorgegebenen Verarbeitungseinheit verarbeitet werden soll, einen genauen Zeitpunkt für ihre Entstehung und ihre Fertigungstellung zuordnet. Als seine primäre Ausgabe stellt das System den genauen Zeitpunkt bereit, zu dem die warmen Coils dem Fertigwalzbereich zur Verfügung stehen. Das System bietet einen vollständigen Satz von Eingriffsfunktionen für den Fall bereit, dass der Benutzer einen beliebigen Aspekt der Lösung anpassen möchte.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden aus einer Betrachtung der folgenden ausführlichen Beschreibung offenkundig, die unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen gegeben ist, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung vorgeben und zeigen.

1 veranschaulicht einen arbeitsgruppenunabhängigen Aufbau, der in der praktischen Ausführung der Erfindung benutzt werden kann.

2 zeigt einen Algorithmus, der unter Verwendung des Aufbaus von 1 für Planungsvorgänge in einem Stahlwerk realisiert werden kann.

3 zeigt einen bevorzugten Such-Algorithmus, der dafür benutzt werden kann, eine unterbrechungsfreie Variante des Planungsproblems bei auftragsgebundener Fertigung zu lösen.

4 zeigt einen Algorithmus, der das Planungsproblem im Fertigwalzbereich in der Stahlindustrie anspricht.

5 ist ein Flussdiagramm, das eine bevorzugte Verfahrensweise zum Lösen des Planungsproblems einer Warmbandstraße in der Stahlindustrie zeigt.

6 und 7 zeigen ein Rechnersystem, das in der Erfindung benutzt werden kann.

8 veranschaulicht ein Speichermedium, das dafür verwendet werden kann, ein Rechnerprogramm zu speichern, das diese Erfindung ausführt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Wie vorstehend erwähnt, definiert in einem Stahlwerk üblicherweise ein Planungssystem, welche Aufträge in einem gegebenen Werk als Nächste produziert werden sollen. In einem Blechwalzwerk wird Rohmaterial zu Roheisen geschmolzen, das mehrere Legierungselemente erhält, damit daraus Stahl wird. Pfannen mit geschmolzenem Stahl durchlaufen Vakuum- und Reinigungsvorgänge, bis die endgültigen metallurgischen Eigenschaften erreicht sind. Schließlich wird der geschmolzene Stahl in Brammen gegossen. Alle diese Schritte erfolgen im Schmelzbereich. Der nächste Schritt in der Verarbeitung ist der Vorgang des Walzens der Brammen im Bereich der Warmwalzstraße. Eine Bramme kann in verschiedene Abmessungen von warmen Coils gewalzt werden. Jeder der beiden Bereiche hat seine eigenen Zwänge und Aufgaben, die miteinander in Konflikt kommen. Beispielsweise möchte der Schmelzbereich alle Chargen mit der gleichen Gussqualität der Reihe nach produzieren, was zu einer ebenen Verteilung der Brammen hinsichtlich der Breite führen würde. Das Warmbandwerk möchte jedoch Brammen mit gleichmäßig abnehmender Breitenfolge produzieren. Es ist klar, dass beide Zwänge in Konflikt kommen. Diese Erfindung stellt eine Lösung bereit, damit im Dialog die Zwänge des Schmelzbereichs und des Warmbandwerks in Betracht gezogen werden, so dass für den gesamten Primärbereich (Schmelzbereich und Warmbandwerk) eine ausgewogene und realisierbare Lösung erreicht wird.

Die algorithmische Logik, der das System unterliegt, beruht auf einem arbeitsgruppenunabhängigen Aufbau. Ein arbeitsgruppenunabhängiger (A-Team) Aufbau ist ein Aufbau, bei dem mehrere Handelnde miteinander kooperieren, um ein gegebenes Problem mit einer besseren Lösung zu lösen, als sie jeder beliebige der Handelnden aus sich heraus finden kann. Das A-Team, wie es in einer bevorzugten Realisierung davon benutzt wird, ist in 1 veranschaulicht. 2 zeigt einen Algorithmus zum Planen von Vorgängen in einem Stahlwerk, das unter Verwendung des Aufbaus von 1 realisiert werden kann.

In 1 sind die Pfeile die Algorithmen und die Rechtecke sind die gemeinsam genutzten Speicher. Die aus dem Speicher an ihrem Ende ausgelesenen Algorithmen erzeugen eine Ausgabe und zeichnen sie im Speicher an ihrem Anfang auf. Jeder gemeinsam genutzte Speicher hält einen oder mehrere Sätze von Daten fest, für deren Aufbewahrung er verantwortlich ist. Eine Beschreibung jedes Algorithmus folgt nachstehend: Algorithmus zum Gruppieren der Brammen: Er liest alle Aufträge, die in einem bestimmten Zeitraum produziert werden müssen, und erzeugt die notwendige Anzahl von Brammen, um den Aufträgen zu genügen. Alle Zwangsbedingungen hinsichtlich Abmessungen und Gewicht werden betrachtet. Die Ausgabe besteht aus der Anzahl der Brammen sowie ihren technischen Daten.

Algorithmus zur Warmbandwerk-Reihenfolgebildung (Rückfluss): Er liest alle virtuellen Brammen, die produziert werden sollen, und ihre Fälligkeitsdaten als warme Coils. Dann erzeugt der Algorithmus die ideale Walzfolge der Brammen, indem er alle Zwangsbedingungen des Warmwalzbereiches betrachtet und jede mögliche Zwangsbedingung des Schmelzbereiches missachtet. Diese ideale Abfolge wird in der Warmbandwerk-Abfolge virtueller Brammen im Speicher der zu walzenden Brammen aufgezeichnet. Sie wird als Rückfluss bezeichnet, da sie eine Abfolge von Brammen aus dem Warmwalz- zurück zum Schmelzbereich erzeugt.

Algorithmus zum Gruppieren der Chargen: Er liest eine ideale Walzfolge (es kann mehr als eine sein) von Brammen und erzeugt Chargen, die Zwangsbedingungen betrachten, wie etwa Chargengewicht, Brammengewicht, Gussqualitäten der Aufträge, Gleichheit der Gussqualität, Fälligkeitsdatum der Bramme an dem' Warmbandwerk und Zeitfenster, um jede Bramme zu gießen (einige Gussqualitäten verschlechtern sich mit der Zeit, und die Synchronität mit dem Warmbandwerk ist kritisch). Als Ausgabe erzeugt er eine Gruppe von Chargen, die vom Schmelzbereich produziert werden sollen, und zeichnet sie in dem Chargenspeicher auf.

Planungsalgorithmus für den Schmelzbereich: Er liest eine Gruppe von Chargen, die produziert werden sollen, und reiht sie in einer solchen Folge ein, dass der Durchsatz für den Schmelzbereich, die Kette der Gussqualitäten, die Verzögerung des Warmbandwerks hinsichtlich des Fälligkeitsdatums der Brammen und mehrere zeitliche und dem Vorgang innewohnende Zwangsbedingungen maximiert werden. Die Ausgabe ist ein Plan von Chargen und gegenständlichen Brammen, die vom Schmelzbereich produziert werden sollen, und dieser wird im Speicher für den Plan der Chargen und der gegenständlichen Brammen aufgezeichnet.

Algorithmus zur Bildung der Warmbandwerk-Reihenfolge (direkter Fluss): Er liest die gegenständlichen Brammen, die produziert werden sollen, und auch das, was vom Schmelzbereich produziert worden ist, und erzeugt eine neue Walzfolge für das Warmbandwerk, bei der alle Zwangsbedingungen für das Warmbandwerk und auch die Brammenverfügbarkeit im Schmelzbereich als feste Bedingung betrachtet werden. Die Ausgabe besteht in einer Liste von warmen Coils, die im Speicher der Liste warmer Coils aufgezeichnet wird. Sie wird als direkter Fluss bezeichnet, weil er eine Walzfolge von Brammen vom Schmelz- zum Warmwalzbereich erzeugt.

Algorithmus zur Lösungsverbesserung: Er liest zwei Lösungen aus dem Speicher der Liste warmer Coils und extrahiert gemeinsame Teile aus beiden Lösungen. Die extrahierten Teile werden als anfängliche Teillösung für den hier eingebetteten Algorithmus zur Warmbandwerk-Reihenfolgebildung benutzt. Dieser Algorithmus füllt die fehlenden Brammen einer vollständigen Lösung auf. Die Ausgabe des Algorithmus zur Lösungsverbesserung wird in dem Speicher aufgezeichnet, der die Warmbandwerk-Reihenfolge virtueller Brammen enthält, die gewalzt werden sollen.

Alle Algorithmen laufen in einem gewissen Zeitraum frei ab, während dessen mehrere Lösungen im Speicher der Liste warmer Coils abgelegt werden. Aus der Gruppe der Lösungen wird die beste verfügbare Pareto-Ebene dem Benutzer vorgelegt, aus der er eine auswählt, die nach einer möglicherweise erforderlichen Eingriffsphase an das Werk geschickt wird.

Das System wird durch eine grafische Schnittstelle mit mehreren Bildschirmen (Windows'95) gebildet, an denen der Benutzer Folgendes erledigen kann:

die Daten bearbeiten, die ihren Ursprung im Betriebssystem der Werksebene haben, wobei diese wiedergeben, was das Werk erledigt hat;

den für die nächste Zukunft zutreffenden Teil der Lösung bearbeiten und speichern, der unter der Maßgabe erzeugt werden soll, dass das Werk nicht auf plötzliche Veränderungen reagieren kann, die in weniger als einigen Stunden auftreten könnten;

das A-Team ablaufen lassen und eine Kandidatenlösung auswählen, die an das Werk geschickt werden soll;

die Eingriffsbildschirme für den Algorithmus des Schmelzbereiches und für den Algorithmus der Reihenfolgebildung in dem Warmbandwerk aufrufen, um in die ausgewählte Lösung einzugreifen.

Die grafische Schnittstelle kommuniziert mit dem Server des A-Teams unter UNIX über das Kommunikationspaket MQSeries. Der Server tritt mit der Datenbank (Oracle) in Verbindung und lässt den Algorithmus ablaufen, indem er die Ausgabe an die Schnittstelle und die Datenbank zurückschickt.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung spricht das Problem an, das als kundenauftragsgebundene Fertigung bezeichnet wird. Dieser Aspekt der Erfindung nimmt eine Gruppe von Aufträgen, die so definiert sind, dass sie im Schmelzbereich eines Stahlwerkes als Nächste produziert werden sollen, und gliedert sie in kleine Gruppen mit gleichen technischen Daten, die als Chargen bezeichnet werden. Jeder Auftrag gehört zu einer Charge. Jede Charge hat einen Leitweg, der die Produktionsschritte (Verarbeitungseinheiten) darlegt, welche die Charge im Schmelzbereich durchlaufen muss. Das System definiert den genauen Zeitpunkt, zu dem jede Charge in jedem ihrer Schritte verarbeitet werden muss. Das System betrachtet auch die Einschränkungen, wie etwa zeitliche Einschränkungen, Verfügbarkeit von Rohmaterial und Pfannenverunreinigung. Als Ausgabe stellt das System einen Plan für jede Verarbeitungseinheit und für den Augenblick bereit, zu dem die Brammen und Blöcke in den Stranggießeinrichtungen erzeugt werden.

4 zeigt einen bevorzugten Suchalgorithmus. Unter Bezugnahme auf diese Figur erzeugt der Algorithmus nach dem Gruppieren der Aufträge für die Chargen einen Bezugsauftrag, aus dem die Chargen herausgezogen werden, um sie einzuplanen. Der Algorithmus beginnt mit der aktuellen Bedingung des Werkes und prüft den Bestwert der objektiven Funktion, um B mögliche Chargen zu entnehmen, die als Nächste eingeplant werden sollen. Er bildet Reihenfolgen von bis zu P Chargen, die der Reihe nach eingeplant werden sollen (B und P sind interne Parameter). Nach dem Prüfen von annähernd B**P Möglichkeiten (wobei B die Potenz P erhält) nimmt der Algorithmus die beste Reihenfolge, aus der er die erste Charge der Abfolge als eingeplant annimmt, womit eine neue aktuelle Bedingung geschaffen wird. Die als eingeplant festgelegte Charge wird aus der Bezugsliste gelöscht, und der Zyklus beginnt erneut, bis alle Chargen eingeplant worden sind.

Eine Charge einzuplanen bedeutet, jedem Schritt auf dem Leitweg in der Verarbeitungseinheit, von der angenommen wird, dass sie den Schritt ausführt, einen Zeitpunkt für den Beginn und das Ende zuzuteilen. Um einen Schritt auszuführen, kann die Verarbeitungseinheit ein beliebiges Ausrüstungsstück anfordern, beispielsweise eine bestimmte Pfanne. Der Algorithmus plant die Pfanne durch die verfügbaren Öfen hindurch ein, um sie mit der richtigen Temperatur zur Verfügung zu stellen, damit sie das warme Material zu genau dem Zeitpunkt aufnimmt, zu dem es verarbeitet werden soll. Alle Transportzeiten, Einschränkungen durch Verunreinigungen, Verarbeitungszeit der Ausrüstungen, Einschränkungen hinsichtlich Gussqualität und Massen von anderen Einschränkungen werden betrachtet. Durch Verwendung dieses Systems kann der Schmelzbereich mit geringen vom Benutzer erforderlichen Eingriffen vollständig mit einer Vorausschau von Tagen eingeplant werden. Das System stellt dem Benutzer auch eine vollständige Gruppe von Funktionen bereit, um bei Bedarf jede beliebige Veränderung an der Systemlösung vorzunehmen.

Das System besteht aus einer grafischen Schnittstelle mit mehreren Bildschirmen (Windows'95), bei denen der Benutzer Aufträge zu Chargen zuteilen kann, Chargen einplanen/verändern/löschen kann, Pfannen zuteilen/ändern kann, den Leitweg von Chargen ändern und Standardwerte für alle Einschränkungen ändern kann. Die grafische Schnittstelle kommuniziert über Steckanschlüsse mit einem Server (UNIX). Der Server bildet die Schnittstelle mit der Datenbank (Oracle) und lässt den Algorithmus ablaufen, wobei er die Ausgabe an die Schnittstelle und die Datenbank zurückschickt.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung werden eine Verfahrensweise und ein System bereitgestellt, um Planungsprobleme von Warmbandstraßen anzusprechen. Wie vorstehend erwähnt, kann der Bereich einer Warmbandstraße aus Trennschleifeinrichtungen, Öfen und Walzgerüsten bestehen. Jede Bramme hat ihren eigenen Leitweg durch den Warmwalzbereich, der von ihrer Gussqualität, ihren derzeitigen Abmessungen, den Abmessungen des warmen Coils und den technischen Daten des Auftrages abhängt. Dieser Aspekt der Erfindung betrachtet alle diese Zwangsbedingungen mit mehreren anderen zusammen und teilt jeder Bramme einen genauen Zeitpunkt des Beginns und Endes zu, zu dem sie in jeder auf dem Leitweg der Bramme vorgegebenen Verarbeitungseinheit verarbeitet werden soll. Als seine erste Ausgabe stellt das System den genauen Zeitpunkt bereit, zu dem die warmen Coils dem Fertigwalzbereich zur Verfügung stehen. Das System stellt einen vollständigen Satz von Eingriffsfunktionen für den Fall bereit, dass der Benutzer einen beliebigen Aspekt der Lösung anpassen möchte.

Insbesondere gibt es drei Hauptklassen von Zwangsbedingungen, denen man sich gegenüber sieht, wenn für einen Warmwalzbereich eine Planung erstellt werden soll: zeitliche Zwangsbedingungen, Einrichtbedingungen und Bedingungen hinsichtlich von Fälligkeitsdaten.

Zeitliche Zwangsbedingungen rühren von der Tatsache her, dass die meisten Brammen ein Zeitfenster haben, in dem die Bramme verarbeitet werden muss. Andernfalls wird sie Schrott. Einrichtbedingungen sind der Tatsache zuzurechnen, dass alle Verarbeitungseinheiten in dem Warmwalzbereich technisch bedingte Zwänge ihres Einrichtens haben, die nicht verletzt werden dürfen, um eine gewünschte Qualität in den warmen Coils sicherzustellen. Wenn diesen Zwangsbedingungen jedoch nachgegeben wird, vermindert sich die Walzproduktivität dramatisch. Daher muss eine Folge von Brammen, die gewalzt werden sollen, sorgfältig eingerichtet werden, um das Beste aus dem Anlagenpark herauszuholen. Zwangsbedingungen von Fälligkeitsdaten sind keine harten Zwangsbedingungen; es ist jedoch ein Muss, dass die Fälligkeitsdaten der warmen Coils eingehalten werden, das das Warmwalzwerk üblicherweise mehrere Fertigwalzstraßen bedient. Eine Verzögerung im Warmwalzbereich kann eine oder mehrere Fertigwalzstraßen zum Stillstand bringen, wodurch bei den Kunden Verzögerungen in den Aufträgen und unnötige Zwangsbedingungen für den Beginn der Fertigwalzstraßen, insbesondere hinsichtlich der Öfen eintreten.

Als wichtigste der Zwangsbedingungen betrachtet das System bestimmte Zwangsbedingungen für jede Verarbeitungseinheit, wie etwa die Durchsatzrate von Öfen, die von der Gussqualität der Brammen abhängt, die erhitzt werden sollen, Lebensdauer der Walzenzylinder, Produktivität der Breitenzustelleinrichtung, abnehmende Brammenbreite für jeden Walzzylinder, relative physische Position der Bramme im Stapel der zu walzenden Brammen, wechselweises Walzen von zwei Brammenfolgen mit unterschiedlichen Leitwegen durch das Vorgerüst (Ausrüstungsart), minimale und maximale Losgröße für kritische Schritte des Leitweges und Zwangsbedingungen der vorbeugenden oder anstehenden Wartungszeiträume.

5 ist ein Flussdiagramm, das eine bevorzugte Verfahrensweise für das Einrichten dieses Aspektes der Erfindung zeigt. Wie in dieser Figur gezeigt, ist die Anfangsbedingung für den Algorithmus durch die Daten definiert, die aus der Werksebene kommen. Sie richtet für alle Verarbeitungseinheiten in dem Warmwalzbereich und die im Lager verfügbaren Brammen die Bedingungen ein. Andere Informationen, wie etwa die Lebensdauer des Walzenzylinders, die Ofentemperatur, die Brammen im Ofen, werden ebenfalls durch die Werksebene bereitgestellt. Dann gruppiert der Algorithmus die Brammen mit gleichen Leitwegen und kennzeichnet für jeden Leitweg die kritischen Abfolgen. Ein kritische Abfolge ist eine Folge von Vorgängen, bei der zwischen zwei beliebigen Vorgängen keine Wartezeit vorhanden ist. Die Leitweginformation bringt Daten hervor, die Paare von Vorgängen kennzeichnet, die derartige Eigenschaften haben. Der Algorithmus bewertet dann die Puffergröße des letzten Schrittes einer unkritischen Abfolge, so dass eine Mindestlosgröße erreicht wird, ehe eine kritische Abfolge beginnt. Nach dem Auswählen der Brammen, die den Puffern zugeteilt werden sollen, plant der Algorithmus die Brammen für die Verarbeitungseinheiten in den unkritischen und den kritischen Abfolgen ein. Wenn ein Konflikt erkannt wird, wird eine Verzögerung des Anfangszeitpunktes der Verarbeitung des Puffers ausgewertet, so dass der Konflikt ausgeräumt wird. Dieser sich wiederholende Vorgang erfolgt so lange, bis es in der Planungslösung keinen Konflikt mehr gibt.

Als Ausgabe stellt das System die Zeitpunkte für Anfang und Ende bereit, zu denen jede Bramme in jeder Verarbeitungseinheit auf ihrem Leitweg verarbeitet wird. Sie stellt auch den Zeitpunkt bereit, zu dem ein warmes Coil dem Fertigwalzbereich zur Verfügung steht. Das System erzeugt für den gesamten Warmwalzbereich einen Plan, indem das Zuspätkommen der warmen Coils minimiert und der Index warmer Chargen maximiert wird (das heißt, die Dauer zwischen den Zeitpunkten wird minimiert, zu dem eine Bramme erzeugt und zu dem sie gewalzt wird).

Das System besteht aus mehreren Bildschirmen zum Anzeigen und Bearbeiten der Lösung und zum Anpassen von Parametern. Die grafische Schnittstelle läuft unter Windows'95 und stellt die Verbindung zu einem auf UNIX beruhenden Server her, der die Massendaten des Algorithmus verarbeitet. Der Algorithmus kann mit einer Oracle-Datenbank und mit mehreren anderen Systemen in Wechselwirkung stehen: Einzelplanung, Schmelzbereich, Material-Neuzuordnung, Leitweg-Plan und Fertigwalzplan. Die Kommunikation zwischen den Systemen erfolgt über MQ Series (Paket von IBM).

Ein weiterer Aspekt der Erfindung spricht das Planungsproblem des Fertigwalzbereiches an. Dieser Aspekt der Erfindung benutzt als grundlegenden Ansatz zum Einplanen aller Verarbeitungseinheiten mit ihren bestimmten Zwangsbedingungen und der Metalleinheiten von den warmen Coils bis zu den fertiggewalzten Produkten in den Versandbereichen einen auf Ereignissteuerung beruhenden Algorithmus. Das System betrachtet nicht nur das zum Zeitpunkt der Ausführung bereitstehende Material, sondern auch das Material, das im Laufe der Zeit für jede Verarbeitungseinheit zur Verfügung stehen wird.

3 zeigt einen Algorithmus zum Verwirklichen dieses Aspektes der Erfindung. Unter Bezugnahme auf diese Figur führt der Algorithmus die folgenden Schritte aus. Der Algorithmus liest die vom Betriebssystem der Werksebene bereitgestellten Informationen hinsichtlich dessen, was das Werk bereits erledigt hat und der Situation der Metalleinheiten und Verarbeitungseinheiten. Dann werden diese Informationen durch den Benutzer bearbeitet und angepasst. Der Algorithmus erfordert es, dass der Benutzer die Festzeit bearbeitet. Das bedeutet, was jede Verarbeitungseinheit innerhalb der nächsten paar Stunden mit den Metalleinheiten machen wird, wobei gegeben ist, dass eine plötzliche Änderung in der Abfolge der zu verarbeitenden Metalleinheiten durch das Werk nicht realisiert werden kann. Die Informationen hinsichtlich des Betriebes auf Werksebene und der Festzeit enthalten die Anfangsbedingung, die der Algorithmus in Betracht zieht. Der Algorithmus liest, was der nächste Schritt auf dem jeder Metalleinheit zugeteilten Leitweg ist, der ausgeführt werden soll. Er kopiert die Metalleinheiten in der Gruppe für jede Verarbeitungseinheit, die den Schritt ausführen kann. Dann teilt der Algorithmus einen virtuellen Zeitanzeiger zu, der dem Ende der Festzeit gerecht wird, und erhöht die virtuelle Zeit, bis eine Metalleinheit von einer Verarbeitungseinheit freigegeben wird. Der Algorithmus prüft den nächsten Leitwegschritt der Metalleinheit und bringt sie in der Gruppe der Verarbeitungseinheiten unter, die den Schritt ausführen kann.

Der Algorithmus überprüft dann, ob alle Metalleinheiten des gleichen Typs wie diejenige vollständig vorhanden sind, die gerade fertiggestellt worden ist. Wenn dies nicht der Fall ist, wird der Verarbeitungseinheit die nächste Metalleinheit dieses Typs zugeteilt, und ihre Verarbeitungszeit bis zur Fertigstellung wird ausgewertet. Wenn alle vollständig vorhanden sind, wählt der Algorithmus unter allen Typen von Materialien, die dieser Verarbeitungseinheit zur Verfügung stehen, den aus, der als Nächster am besten geeignet ist, wenn die Zwangsbedingungen und die Umrüstungen betrachtet werden, die auftreten können. Dann wird die beste Reihenfolge der Metalleinheiten in der ausgewählten Gruppe so definiert, dass die für diese Verarbeitungseinheit zutreffenden Zwangsbedingungen betrachtet werden. Die erste Metalleinheit wird der Verarbeitungseinheit zugeteilt, und ihre Verarbeitungszeit wird ausgewertet. Der Algorithmus erhöht die virtuelle Zeit bis zum nächsten Ereignis (Verfügbarkeit der Verarbeitungseinheit), und der nächste Schritt in dieser Liste wird ausgeführt. Dies geht so lange weiter, bis jeder Leitwegschritt für alle Metalleinheiten ausgeführt worden ist.

Das System ist aus einer grafischen Schnittstelle mit mehreren Bildschirmen (Windows'95) zusammengesetzt, wobei der Benutzer die Daten bearbeiten kann, die ihren Ursprung im Betriebssystem auf Werksebene haben, welches das widerspiegelt, was das Werk ausgeführt hat. Vorzugsweise kann der Benutzer den in nächster Zukunft erfolgenden Teil der etwaigen zu erzeugenden Lösung bearbeiten und festhalten, wobei gegeben ist, dass das Werk nicht auf plötzliche Veränderungen reagieren kann, die in weniger als ein paar Stunden erfolgen würden, und der Benutzer kann bevorzugte Verfahrensweisen einstellen, um zu entscheiden, was die beste Gruppe ist, die als Nächste durchläuft und wie die Reihenfolge der Metalleinheiten innerhalb der Gruppen sein soll. Der Benutzer kann ebenfalls die Regeln für die Reihenfolgebildung und die Zwangsbedingungen für jede beliebige Verarbeitungseinheit auf eine solche Weise vorgeben, dass kein Bedarf besteht, das Programm zu kompilieren, wenn eine neue Verarbeitungseinheit angeschafft wird oder wenn sich die Regeln für die Reihenfolgebildung einer alten Einheit verändert haben, und vorzugsweise kann der Benutzer in eine gegebene Lösung eingreifen und die den Verarbeitungseinheiten zugeteilten Metalleinheiten ändern.

Die grafische Schnittstelle kommuniziert mit einem Server, bei dem der Algorithmus unter einem UNIX-System über das Kommunikationspaket MQSeries abläuft. Der Server tritt mit der Datenbank (Oracle) in Dialog, indem er die Ausgabe an die Schnittstelle und Datenbank zurückschickt.

Der hier enthaltene Anhang A legt verschiedene Systeme dar, die in der vorliegenden Erfindung benutzt werden.

Wie für den normalen Fachmann verständlich, kann die vorliegende Erfindung an jedem geeigneten Rechner oder Rechnernetzwerk ausgeführt werden. 6 veranschaulicht als Beispiel einen Rechner eines Typs, der in der Praxis für diese Erfindung benutzt werden kann. Wie in 6 von außen betrachtet wird, hat ein Rechnersystem eine Zentraleinheit 42, die Platteneinheiten 44A UND 44B besitzt.

Platteneinheitenanzeiger 44A und 44B sind lediglich symbolisch für eine Anzahl von Platteneinheiten, die in dem Rechnersystem vorhanden sein könnten. Üblicherweise würden sie ein Diskettenlaufwerk, wie etwa 44A, eine Festplatteneinheit (äußerlich nicht gezeigt) und ein CD-ROM-Laufwerk enthalten, das durch Schlitz 44B angezeigt wird. Die Anzahl und die Art der Laufwerke unterscheiden sich üblicherweise bei unterschiedlichen Rechnerkonfigurationen. Der Rechner hat die Anzeige 46, auf der Informationen dargestellt werden. Eine Tastatur 50 und eine Maus 52 sind als Eingabeeinheiten normalerweise ebenfalls verfügbar.

7 zeigt ein Blockschaltbild der internen Hardware des Rechners von 6. Ein Bus 54 dient als hauptsächlicher Informationsweg, der die anderen Komponenten des Rechners miteinander verbindet. CPU 56 ist die Zentraleinheit des Systems, die Berechnungen und logische Operationen durchführt, die zum Ausführen des Programms erforderlich sind. Festspeicher 60 und Speicher mit wahlfreiem Zugriff 62 bilden den Hauptspeicher des Rechners. Plattensteuerung 64 verbindet ein oder mehrere Platteneinheiten mit dem Systembus 54. Diese Platteneinheiten können Diskettenlaufwerke, wie etwa 66, interne oder externe Festplatteneinheiten, wie etwa 70, oder CD-ROM- oder DVD-(Digitale Bildplatten-)Laufwerke sein, wie etwa 72. Eine Anzeigeschnittstelle 74 schafft die Verbindung zu der Anzeige 76 und gestattet es, dass Informationen vom Bus auf der Anzeige angesehen werden kann. Kommunikation mit externen Geräten kann über Kommunikationsanschluss 78 erfolgen.

8 zeigt ein Speichermedium 80, das benutzt werden kann, um ein Rechnerprogramm zum Einrichten der vorliegenden Erfindung zu speichern, und dieses Medium kann auf beliebige geeignete Weise mit jedem beliebigen passenden Rechner dafür benutzt werden, die Erfindung auszuführen. Üblicherweise enthalten Speichermedien, wie etwa eine Diskette oder eine CD-ROM oder eine digitale Bildplatte die Programminformation, um den Rechner so zu steuern, dass er in die Lage versetzt wird, seine Funktionen nach der Erfindung auszuführen.

VORGESCHLAGENER FUNKTIONELLER AUFBAU

Die grundlegende Aufgabe eines funktionellen Aufbaus besteht darin, eine Gruppe von logischen Verfahrensweisen einzurichten, die das betriebliche Verhalten eines Unternehmens widerspiegeln. Der von IBM vorgeschlagene Aufbau betrifft alle die funktionellen Bedürfnisse, wie sie von ACESITA gekennzeichnet worden sind, und bietet für die derzeit benutzten betrieblichen Verfahrensweisen einige Neuerungen. Unter diesen Neuerungen wird die Anzahl der Ebenen für die Produktionsplanung und -ablaufgestaltung vermindert, wobei nichtsdestotrotz der Grad der Ausführlichkeit der auszuführenden Aktivitäten erhöht wird. Ein weiterer bedeutungsvoller neuartiger Aspekt ist die Anwendung eines Konzeptes offener Auftragseingangsbücher zum Eingeben von Aufträgen. Nach diesem Konzept werden dann, wenn Aufträge eingehen, sie jeweils Stück für Stück den Betriebsmitteln des Werkes zugeordnet. Dies bedeutet, dass der Planungsvorgang die Kapazität des Werkes ausreichend genau genug handhaben kann, um in der Lage zu sein, ein zuverlässiges und schnelles Lieferdatum für einen Auftrag festzulegen, wobei nichtsdestotrotz Flexibilität in der Planung aufrecht erhalten wird, um die Produktionsreihenfolge unvermeidlichen unvorhersehbaren Ereignissen am besten anzupassen. 9 zeigt den vorgeschlagenen funktionellen Aufbau. Der restliche Text wird ausführlich die anderen Merkmale und Konzepte erläutern, welche die Existenzberechtigung dieses Aufbaus unterstützen.

Die grundlegenden Bausteine des vorgeschlagenen Aufbaus sind die Folgenden:

Jahresplaner

Einmal im Jahr, oder immer dann, wenn es erforderlich ist, wird die Produktionskapazität des Werkes mit den Marktbedingungen verglichen, und es wird ein optimales Verhältnis ermittelt, wie viel von jedem Produkt hergestellt werden soll. Die Hauptereignisse, die in dem Werk vorkommen, wie etwa lange Wartungszeiträume, werden betrachtet und so gehandhabt, dass ihre Wirkungen hinsichtlich des Profits der Firma vermindert werden.

Hauptplaner

Dieser Baustein speichert eine Überprüfung der Produktionsverfügbarkeit jeder Art von Produkt, indem von einem bestimmten Zeitraum (im Allgemeinen 3 Monate) ausgegangen wird. Diese Verfügbarkeit wird dafür benutzt, die Lieferzeit für einen Auftrag festzulegen. Der vom Jahresplaner erzeugte optimale Produktmix wird aktualisiert und vom Hauptplan als grundlegendes Datum benutzt, der ihn über das Erzeugen von Produktionsaktionen von monatlichen Zeiträumen in Produktionswochen umwandelt. Dementsprechend kann der Hauptplaner sicherstellen, dass Vereinbarungen zum Lieferdatum zwar aggressiv, aber nach Machbarkeit eingegangen werden.

9: Vorgeschlagener funktioneller Aufbau Ausführlicher Planer

Für Aufträge, die in kurzem Abstand zum Lieferdatum eingehen (im Allgemeinen weniger als drei Monate), wird eine minutiöse Analyse der Verfügbarkeit des Werkes und des Bestandes mit dem Baustein des Ausführlichen Planers durchgeführt. Es werden die täglichen Produktionskapazitäten betrachtet.

Planung im Primär- und im Fertigwalzbereich

Aufträge müssen so ausgewählt und eingeplant werden, dass sie den Übereinkünften mit den Kunden genügen und dass sie die Ausrüstung des Werkes effizient nutzen. Die Zwangsbedingungen der Gruppierung und Reihenfolgebildung, die Umrüstzeiten und die Abhängigkeit der Ausrüstung untereinander muss zur bestmöglichen Auslastung des Werkes betrachtet werden. Wenn sich die Produktionsbedingungen ändern, muss die Planung des Werkes angepasst werden, um den neuen Zusammenhängen und Zwangsbedingungen zu entsprechen.

Planung des Versandbereiches

Der Versand schließt die Verarbeitungsschritte eines Auftrages ab. Der Versand von Aufträgen muss den Vorgang der Optimierung bei der Planung und Gestaltung des Ablaufes fortsetzen, dem der Auftrag unterliegt, damit jegliche Verzögerung bei der Lieferung vermieden und verschiedene Transportmöglichkeiten auf ihre Effizienz hin untersucht werden. Die Einbeziehung des Versandes in die Produktionsplanung wird durch die Möglichkeit erreicht, das vom Werk produziertes Material durchgesehen werden kann und indem die Ladungsbeschränkungen für den Versand betrachtet werden.

Technische Daten und Leitweg von Aufträgen

Wenn Aufträge ankommen, müssen ihre technischen Daten vorgegeben und der Datenbank hinzugefügt werden, aus der die Produktionsplanung und -ablaufgestaltung die für sie bedeutungsvolle Informationen extrahieren. Von diesem Baustein müssen die für ACESITA zutreffende Benennung und Terminologie und ihre Standardprodukte unterstützt werden.

Bestandsanwendung

Dieser Baustein bringt das im Werk verfügbare Material mit den zu produzierenden Aufträgen in Übereinstimmung. Das Material kann aus Platten, teilweise verarbeiteten Coils oder Fertigerzeugnissen bestehen. Es werden betriebliche Regeln dafür benutzt, die Qualität der Übereinstimmung zu beurteilen, um zu definieren, welcher Auftrag benutzt werden soll, wenn mehr als einer zu dem Material passt, und um auszuwählen, welches Material einem Auftrag zugeordnet wird, wenn mehr als ein Material eingesetzt werden kann. Für jede Zuordnung wird eine Analyse des Einflusses auf die Kapazität des Werkes erforderlich.

Merkmale des vorgeschlagenen funktionellen Aufbaus
  • – Alle Bausteine, wie etwa technische Daten und Leitweg der Aufträge, Planung, Produktionsablaufgestaltung und Bestandsanwendung sind vollständig integriert.
  • – Sowohl Strategien für die "Auftragsfertigung" als auch die für "Lagerfertigung" können unterstützt werden.
  • – Alle Bausteine sind auf Grund der weit gefächerten Parametereinstellungen für die Daten, die sie benutzen, hochgradig flexibel.
  • – Es werden Zwangsbedingungen und Anforderungen betrachtet, die der Zufriedenstellung der Kunden und der maximalen Produktivität des Werkes dienen.
  • – Es werden fortgeschrittene Techniken der kombinatorischen Optimierung und künstliche Intelligenz und auch Algorithmen benutzt, die insbesondere für die Probleme der Eisen- und Stahlindustrie ausgelegt sind.
JAHRESPLANER

Die Hauptaufgaben des Jahresplaners sind Folgende:

  • • für einen bestimmten zeitlichen Horizont den optimalen Produktmix herauszufinden, wobei ein Marktzusammenhang und einzuhaltende Zwangsbedingungen gegeben sind.
  • • den Einfluss kritischer Aspekte zu analysieren, wie etwa Marktaufteilung, Produktionsabfolgen zwischen Produkten und Prioritätenbildung bei der Bedienung von Kunden.
  • • für den Vertrieb ein Regelwerk mit einem Ausblick auf den besten Produktmix für die Firma im in Frage kommenden Zeitraum zu erzeugen.

Es wird, aufgeschlüsselt auf jede Art von Produkt, die das Werk produzieren kann, eine objektive Funktion derart definiert, dass sie die gesamte Wirtschaftlichkeit des Werkes für einen beliebigen Produktmix ausdrücken kann. Der beste Produktmix ist derjenige, bei dem diese objektive Funktion ein Maximum hat, wobei alle auferlegten Zwangsbedingungen eingehalten werden. Diese Art von Problem wird im Allgemeinen durch Modelle linearer Programmierung gelöst. Das Werkzeug, das für das Einrichten des Modells angenommen werden kann, muss zusätzlich zur Lösung eine verfeinerte Analyse der Zwangsbedingungen bereitstellen, bei der diejenigen herausgefunden werden, die auf das Maximieren der objektiven Funktion den meisten Einfluss haben.

Der durch diesen Baustein erzeugte Plan wird durchgesehen, und über eine Schnittstelle eines Systems zur Entscheidungsunterstützung kann der Einfluss verschiedener Situationen auf die benutzte objektive Funktion geprüft werden. Der endgültige Plan wird veröffentlicht und zum Gebrauch als anfängliche Grundlage für die unterste Planungsebene gespeichert.

10 zeigt den funktionellen Aufbau für den Jahresplaner. 10: Funktioneller Aufbau des Jahresplaners Modellgenerator

Dieser Baustein ist für das Erzeugen einer geeigneten Darstellung des mathematischen Modells verantwortlich, das vom Benutzer im Optimierungsbaustein definiert wird. Das Modell besteht aus der objektiven Funktion, die im Allgemeinen die Gewinnspanne des Unternehmens und die Zwangsbedingungen widerspiegelt, die auferlegt werden. Die Zwangsbedingungen bestehen üblicherweise aus Grenzwerten für den erwarteten Bedarf an Produkten, der Kapazität der Maschinen des Werkes und der Verknüpfung zwischen Vorgängen. In Sinne des Jahresplaners kann die Kapazität der Maschinen genau die Anzahl von Stunden sein, mit der jede von ihnen zum Betrieb in einem bestimmten Zeitraum zur Verfügung steht.

Optimierer

Dieser Baustein erzeugt den Wert der objektiven Funktion für die beste Alternative aller Möglichkeiten, d.h., er erzeugt die optimale Lösung. Er erzeugt auch eine verfeinerte Analyse, die es ermöglicht herauszufinden, welche Variablen, Parameter und Zwangsbedingungen auf die objektive Funktion größeren Einfluss ausüben.

System zur Entscheidungsunterstützung

Über dieses System tritt der Benutzer mit dem Modell in Dialog, ändert die Parameter und Zwangsbedingungen und beobachtet das Ergebnis und die Auswirkung der Veränderungen. Dieser Baustein stellt sicher, dass der Benutzer das Mittel hat, einer beliebigen automatisch erzeugten Lösung seine Entscheidung aufzuerlegen.

HAUPTPLANER

Die Hauptaufgaben des Hauptplaners sind Folgende:

  • 1. Die Annahmen des Jahresplaners und Vorausberechnungen für die nächsten paar Monate durchzusehen und sie dann zu bestätigen oder zu ändern.
  • 2. Für jeden Produktionsmonat geeignete Produktionsaktionen zu erzeugen.
  • 3. Die folgenden Monate ausführlich zu analysieren und einen Produktionsplan für das Werk zu erzeugen, der benutzt werden soll, die Lieferzeit für eingehende Aufträge festzulegen.
  • 4. Die Aufträge den Maschinen des Werkes zuzuordnen und realistische Lieferdaten [nicht lesbar] zu erzeugen, ........ beobachtet.
  • 5. Für die Planung von Zulieferungen Informationen zu erzeugen.

Der Hauptplaner ordnet kürzeren Zeiträumen, im Allgemeinen mit einer Dauer von einer Woche oder zehn Tagen, die optimalen Mengen von Produkten zu, wie sie vom Jahresplan vorgegeben werden. Dementsprechend muss er für die verschiedenen Arten von Produkten an den verschiedenen Ausrüstungen des Werkes die Zeiträume der Produktionsaktionen erzeugen. Der betriebliche Horizont des Hauptplaners beträgt üblicherweise drei bis sechs Monate vom derzeitigen Datum, d.h., der Horizont wird jeden Monat dynamisch angepasst. Dies bedeutet, dass die Produktionskapazität jedes Monats so lange revidiert werden kann, wie sich der Monat innerhalb des betrieblichen Horizontes befindet.

Neue Aufträge, die in den betrieblichen Horizont des Hauptplaners fallen, werden den wöchentlichen Produktionskapazitäten des Werkes zugeordnet, so dass das Lieferdatum für den Auftrag ermittelt werden kann. Das Berechnen der restlichen Kapazität wird kontinuierlich bis zu dem Datum beibehalten, das bei Eingang des nächsten Auftrages benutzt werden soll. Bei Aufträgen, welche die wöchentliche Produktionskapazität überschreiten, führt der Hauptplaner eine laufende Gesamtberechnung der wöchentlichen Kapazitäten vor dem vom Kunden gewünschten Datum durch und ordnet den Auftrag der Anzahl von Wochen zu, die erforderlich sind. Wenn sogar dann nicht genügend Kapazität vorhanden ist, um den Auftrag zu produzieren, wird er nicht angenommen. Das frühestmögliche Datum, zu dem der Auftrag produziert werden kann, wird vermerkt. Im Falle von beliebiger Stornierung von Aufträgen werden die Kapazitäten des Werkes aktualisiert. 11 zeigt den funktionellen Aufbau für den Hauptplaner.

Erzeugen des Hauptplanes

Das Zuordnen von Kapazität zu den Maschinen, die vom Jahresplaner vorgegeben werden, wird in wöchentliche Zuordnungen umgewandelt, welche die Grundlage der gesamten Planung des Hauptplaners und des Ausführlichen Planers bilden. Die Hauptpläne für jede Produktfamilie werden aus den nicht ins Einzelne gehenden Zwangsbedingungen der Maschinenkapazität und Voraussagen über den Kundenbedarf erzeugt, die in den Hauptplaner direkt oder über die Daten eingeführt werden, die ihren Ursprung im Jahresplaner haben. Jeder erzeugte Plan liefert eine Kapazität für jede Produktfamilie, die unter realistischer Einschätzung vom Werk produziert werden kann.

Da Veränderungen und unerwartete Ereignisse unvermeidlich sind, können die Pläne automatisch, wobei die Bedingungen gegeben sind, für die eine erneute Planung stattfindet, oder manuell über das System zur Entscheidungsunterstützung revidiert werden.

11: Funktioneller Aufbau des Hauptplanes Erzeuger von Produktionsaktionen

Sobald der Jahresplaner den idealen Produktmix für die nächsten paar Monate bereitstellt, analysiert dieser Baustein diesen Mix und erzeugt eine Reihe von Produktionsaktionen, denen die verschiedenen Ausrüstungen des Werkes gehorchen müssen, damit diese Produkte auf optimierte Weise erzeugt werden können. Das Erzeugen und die Reihenfolgebildung dieser Produktionsaktionen muss sich in Übereinstimmung mit den verarbeitungstechnischen Zwangsbedingungen des Werkes und mit den betrieblichen Regelungen befinden.

Zuordnung von Aufträgen

Wenn die Aufträge eingehen, werden sie Zeiträumen, im Allgemeinen Wochen, zugeordnet, in denen die Hauptpläne erzeugt werden. Ihre Lieferdaten werden ermittelt und mit dem Kunden vereinbart. Wenn nicht genügend Kapazität vorhanden ist, rechtzeitig für den Kunden zu produzieren, wird der Grund für diese Nichteinhaltung vermerkt.

Rückwärtsplanung

Beginnend vom geforderten Lieferdatum, wird jeder Produktionsschritt auf dem Leitweg eines Produktes geprüft, und der Verbrauch an Kapazität und Ausführungszeit wird in den Wochenperioden des Hauptplaners widergespiegelt.

Zuordnung von Betriebsmitteln

Unterschiedliche Produkte können auf unterschiedlichen Wegen die gleiche Ausrüstung benötigen. Damit muss die Zuordnung von Ausrüstungen auf ausgewogene Weise gerade zu dem Zeitpunkt erfolgen, bei welchem dem Produkt die Ausrüstung zugeteilt wird. Jedes Produkt ist mit einem Belastungsprofil verbunden, das angibt, wie viel das Produkt von jedem Teil der Ausrüstung auf seinem Weg belegt, und zwar in Tonnen pro Stunde.

Dieser Baustein betrachtet im Hinblick auf die nachfolgenden Rückschläge für die verfügbare Produktionskapazität die Zeiträume, in denen die Ausrüstung nicht in Betrieb sein kann.

Aufnahmekapazität

Die Kapazität, die für jede vom Hauptplaner verwaltete Woche noch nicht aufgebraucht worden ist, wird summiert und durch diesen Baustein wochenweise berechnet. Damit haben wir die gesamte verfügbare Kapazität in jedem Zeitraum und für jede Produktfamilie. Bei jedem Auftrag, der angenommen wird, wird bei jedem Teil der Ausrüstung die notwendige Kapazität vermindert und in der Verfügbarkeit aller Produktfamilien widergespiegelt, welche die Maschinen auf dem Leitweg für jedes angenommene Produkt gemeinsam nutzen.

System zur Entscheidungsunterstützung

Dieser Baustein versetzt den Benutzer in die Lage, mit dem System in Dialog zu treten, um Daten und vom Hauptplan bereitgestellte Ergebnisse einzuführen, zu überwachen und zu ändern.

AUFÜHRLICHE PLANER

Auch dann, wenn ein Auftrag auf normale Weise durch den Hauptplaner eingegeben wurde, ist nichtsdestotrotz ausführlicheres Planen des Auftrages erforderlich, wenn sich sein Produktionszeitraum nähert. Es gibt mehrere Gründe dafür. Die derzeit abgewickelten Aufträge können etwas mehr Kapazität in Anspruch nehmen als erwartet, wodurch die für die Eingabe eines neuen Auftrages verfügbare Kapazität vermindert wird. Die Situation des Werkes kann sich seit dem Zeitpunkt, zu dem die Aufträge eingegeben worden sind, geändert haben. Kunden können Veränderungen zu den Lieferdaten oder den technischen Daten der vorher benötigten Aufträge angefordert haben. In Produktion befindliches Material ist fehlgeleitet worden, und der Auftrag muss neu eingeplant werden. Es kann ein Mangel an ausreichendem Rohmaterial zum Abarbeiten des Auftrages eintreten.

Damit stellt der ausführliche Planer ein genaues Überwachen der Kapazität und erneutes Planen von Aufträgen bereit und benutzt auch wenn immer möglich die Bestandsliste. Er sagt die Verfügbarkeit des Werkes für die Aufträge, die sich schon im Ablauf befinden, und die voraus, mit denen noch nicht begonnen worden ist. 12 zeigt den funktionellen Aufbau für den ausführlichen Planer.

Die Hauptaufgaben des ausführlichen Planers sind die Folgenden:

  • 1. durch Produktfamilienbildung ausführliche Auftragspläne zu erzeugen.
  • 2. einen aktuellen und genauen Zustandsbericht der verbrauchten und verfügbaren Kapazität je Produktfamilie und je Ausrüstung zu speichern.
  • 3. ein realistisches Lieferdatum für neue Aufträge zu erzeugen, die in den betrieblichen Horizont des ausführlichen Planes fallen.
  • 4. dem Planungssystem für den angeforderten Zeitraum Aufträge bereitzustellen.
  • 5. Bestandsverfügbarkeiten zum Planen und erneuten Planen von Aufträgen zu benutzen.

Zum besseren Gebrauch der Kapazität des Werkes können, wenn überschüssige Kapazität vorhanden ist, Aufträge vorgezogen werden. Gleichermaßen können im Falle einer Überlastung einige Aufträge verzögert werden, und der Benutzer kann dann die verfügbare Kapazität des Werkes für verschiedene Produktfamilien erneut definieren, um den Einfluss möglicher Verzögerungen zu verringern.

Die Funktionen dieses Bausteines können dafür benutzt werden, um die Folgen des Austauschens, Änderns und erneuten Planens von Aufträgen zu analysieren. Damit kann der Benutzer die Möglichkeiten prüfen, die Produktion von Aufträgen hoher Priorität zu beschleunigen.

Bei jedem Schritt im Produktionsvorgang liefern die ausführlichen Pläne die Verbrauchsdaten für jede Art von Material, das in der Produktion verwendet wird. Aus diesen Daten kann die geeignete Menge von Rohmaterial berechnet werden, die für die Produktion erforderlich ist.

Die endgültigen Pläne für jede Produktfamilie werden zusammen mit den Anforderungen von Produktion und Bestand veröffentlicht. Erneut geplante Aufträge und unerwartete Engpässe bei Kapazitäten werden aufgezeichnet.

Der funktionelle Aufbau des ausführlichen Planers hat die folgenden Merkmale:

12: Funktioneller Aufbau des ausführlichen Planers Planung von Produktionsaufträgen

Der Planungsmechanismus lädt die in Bearbeitung befindlichen Aufträge, und die neuen Aufträge, beginnend mit der vorgegebenen Woche, zum Abgleichen durch den Hauptplaner, und diejenigen, bei denen die Lieferdaten verzögert sind, werden für den Benutzer aufgelistet. Die Produktionsebenen jeder Produktlinie werden für jedes Teil der Ausrüstung definiert, das in ihren Leitwegen enthalten ist. Dieser Baustein versucht, Engpässe dadurch zu überwinden, dass er alternative Betriebsmittel benutzt, die Auftragsbearbeitung früher beginnt oder einige Aufträge verzögert.

Rückwärts ablaufende und direkte Planung

Beginnend mit dem Lieferdatum, muss jeder Produktionsschritt auf dem Leitweg des Auftrages geprüft werden, um genügend Zeit zum Produzieren des Auftrages bereitzustellen, wobei alle Produktionszeiten jeder Stufe gegeben sind. Falls erforderlich, können die Aufträge von der Woche des Abgleiches aus projiziert werden, um das am nächsten liegende Lieferdatum zu definieren.

Auslastung der Ausrüstung

Dieser Baustein gleicht dem, wie er beim Hauptplaner angetroffen wird, ist aber ausführlicher. Er betrachtet die Verarbeitungszeit durch die Ausrüstung, die Rüstzeit der Ausrüstung, die Zwangsbedingungen der Straßen und die täglichen Kapazitäten.

Planung und Überwachung von Zulieferungen und Energie/Versorgung

Die einschränkenden Zwangsbedingungen von Zulieferung und Energie werden so betrachtet, dass eine voraussichtliche Zuordnung von Aufträgen zum Werk aufrecht erhalten wird. Innerhalb der geltenden Grenzen zeichnet der ausführliche Planer die Zulieferschritte und die Versorgungsenergie auf, die erforderlich sein werden, die Aufträge zu produzieren.

System zur Entscheidungsunterstützung

Der Benutzer muss mit dem ausführlichen Planer in Dialog treten müssen, um operative Ausnahmen zu lösen und Alternativen zur Auslastung von Betriebsmitteln und zum erneuten Planen abzuschätzen. Bei unvorhergesehenen Ereignissen kann es unmöglich sein, alle Aufträge auszuliefern, ohne dass es eine Verzögerung gibt; der Benutzer muss eingreifen und entscheiden, welcher verzögert werden soll und welcher nicht. Die Einflüsse von Veränderungen in der Menge, den technischen Daten und dem Lieferdatum von Aufträgen müssen durch den Benutzer ebenfalls analysiert werden.

PRODUKTIONSPLANUNG

Das System zur Produktionsplanung setzt sich aus vier Bausteinen zusammen: Planung im Primärbereich, Planung im Fertigwalzbereich, Planung im Versandbereich und Planung im Gießereibereich. 13 zeigt diese Bereiche und die Beziehungen untereinander.

13: Funktioneller Aufbau des Primärbereiches Planung im Primärbereich

Der Aufbau der Planung im Primärbereich beruht auf den folgenden Anforderungen:

  • – Bereitstellen einer Anzeige der Ausrüstung des Primärbereiches für den gewünschten Planungshorizont, z.B. eine Woche oder mehrere Tage (von hier an werden wir diesen Horizont als eine Woche betrachten). Die erzeugte Lösung muss alle bedeutungsvollen Zwangsbedingungen derart in Betracht ziehen, dass die Planung so zuverlässig wie möglich an der Realität liegt.
  • – Erzeugen eines ausführlichen Planes für die Ausrüstung, wobei den Zwangsbedingungen der Bereitstellung von Roheisen, den Zwangsbedingungen beim Gruppieren, Aufreihen und zeitlichen Einordnen von Ausrüstung und dem Zulieferbedarf zu Gießerei und Fertigwalzbereich Rechnung getragen werden.

Der vorgeschlagene Aufbau stellt eine integrierte Planung für die gesamte grundlegende Ausrüstung der Primärbereiches bereit.

Der Planungsvorgang beginnt mit der Auswahl der Aufträge für eine bestimmte Woche. Aufträge werden zusammengruppiert, um aus der Sicht der Stabstraße die beste Abfolge der Knüppelreihung zu erzeugen und aus der Sicht des Warmwalzbereiches die beste Folge von Walzgestellen zu erzeugen. Diesen Folgen werden die von der Gießerei gesetzten Zwangsbedingungen der Bereitstellung von Roheisen und Anforderungen an das Roheisen hinzugefügt, um dann die Planung dafür zu erzeugen, was gegenwärtig durch das Stahlwerk voraussichtlich produziert werden soll. Die tatsächlichen Listen von Blöcken für die Stabstraße, Platten für den Warmwalzbereich, Grenzen der Bereitstellung von Roheisen durch die Hochöfen und von Stahl für die Gießerei werden für die endgültige Erzeugung von Plänen für Knüppel und Coils und für die interne Planung der Gießerei betrachtet. Die Planung der Roheisenzulieferung der Rohöfen wird innerhalb der geltenden Grenzen erzeugt. Im gesamten Vorgang werden alle bedeutungsvollen Zwangsbedingungen hinsichtlich der maximalen Anpassung der Lösung an den Zustand des Werkes zu einem gegebenen Zeitpunkt betrachtet.

Sobald eine Lösung erzeugt worden ist, kann der Benutzer einen beliebigen Teil der Lösung löschen und neu bearbeiten. Damit können durch den Benutzer beliebige mögliche Zwangsbedingungen, die normalerweise nicht betrachtet werden müssen, manuell auferlegt werden.

Eine neue Lösung muss immer dann erzeugt werden, wenn die vorgeschlagene Planung mit dem Zustand im Werk wesentlich kollidiert. Beispiele von Ereignissen, die eine neue Planung erfordern, können sein: Fehlleitung von Material, Einfügen neuer Aufträge, Stornierungen von Aufträgen und Ausfälle bei Ausrüstungen.

14: Funktioneller Aufbau des Primärbereiches

Die Bausteine des funktionellen Aufbaus des in 14 gezeigten Primärbereiches sind Folgende:

Vorgruppieren von Knüppeln

Die Aufträge für das Fertigwalzen bei der Stabstraße werden nach der Gleichheit von Merkmalen gruppiert, die bei der Reihenfolgebildung von Knüppeln erwünscht sind, z.B. Stahlmarke, Lieferdatum und Anordnung der Stabwalzrollen. Nach Betrachtung der ab Lager verfügbaren kalten Blöcke wird die beste Gruppierung der Knüppel erzeugt. An diesem Punkt sollten bestimmte Zwangsbedingungen der Stahlwerksausrüstung vernachlässigt werden.

Bildung einer vorläufigen Reihenfolge von Knüppeln und Blöcken

Wenn die vom vorhergehenden Baustein gelieferten Gruppierungen gegeben sind, werden die beste Reihenfolge von Knüppeln und die entsprechende Reihenfolge von Blöcken für die Stabwalzen erzeugt. Eine der grundlegenden Aufgaben besteht darin, immer dann, wenn es möglich ist, warme Blöcke einzusetzen. Verfügbare kalte Blöcke werden eingerechnet. Zwangsbedingungen des Stahlwerkes werden immer noch vernachlässigt.

Vorläufiges Gruppieren von Walzgerüstens

Alle Aufträge, die vom Warmwalzen für den gewünschten Planungshorizont beansprucht wurden, werden nach den Merkmalen gruppiert, die dem Walzvorgang eigen sind: z.B. Breite und Dicke der Bleche, Lieferdatum und Art des Stahles. Ab Lager verfügbare Bleche müssen einbezogen werden.

Vorläufige Reihenfolge der Walzgerüste

Wenn die Walzgerüste betrachtet werden, die im vorigen Baustein gebildet worden sind, wird eine Folge von Walzgerüsten erzeugt, so dass die Zwangsbedingungen des Blechwalzens am besten eingehalten werden. Wiederum werden verfügbare kalte Bleche betrachtet, nicht aber die Mehrzahl der für das Stahlwerk bedeutungsvollen Zwangsbedingungen.

Bildung von Durchläufen und Folgen kontinuierlicher Blockbereitstellung und Hochofenbeschickung

Für jeden Block aus der Reihenfolge, die vom Stabwalzen angefordert wurde, und jedes Blech aus der Reihenfolge, die vom Warmwalzen angefordert wurde, wird die Zeitspanne ermittelt, welche der Block oder das Blech zwischen dem Ende der Blockerzeugung und dem Beginn des Einlaufes in den Walzvorgang warten können. Die Blöcke und Bleche werden zu Durchläufen gruppiert, so dass die Anzahl der Blöcke oder Bleche maximiert wird, die sich in dem Zeitraum überlappen, in dem sie zur Verfügung stehen, wenn sie warm durchlaufen sollen. Wenn die Durchläufe gebildet worden sind, werden sie der Ausrüstung zugeordnet (z.B. BOFs, Hafenöfen, Entgasern), damit sichergestellt ist, dass die Kontinuität des Verarbeitens des Durchlaufes innerhalb des Stahlwerkes absehbar ist. Alle Zwangsbedingungen der kontinuierlichen Walzstraße, die Abfolgen von mehreren Durchläufen betreffen können, werden überprüft, sowie die Einschränkungen und Auflagen der Hochöfen. Die Anforderungen aus der Gießerei werden zwischen den zu erzeugenden Durchläufen angeordnet. Dieser Baustein erzeugt die mögliche Planung dessen, was an das Stahlwerk bereitgestellt werden soll, für die Blöcke, Bleche, Bedienung und Zuteilung der Gießerei und des Roheisens aus den Hochöfen so nahe wie möglich an dem, was vom Stahlwerk verlangt wird.

Zuteilung von Schachtöfen

Wenn die tatsächliche Reihenfolge von Blöcken gegeben ist, die vom Stahlwerk erzeugt werden sollen, muss dieser Baustein die verfügbaren Zellen der Schachtöfen auswählen und sie den Blöcken zuordnen, wobei alle notwendigen zeitlichen Toleranzen bereitgestellt werden, ebenso wird auch das Aufwärmen der verfügbaren kalten Blöcke betrachtet.

Reihenfolgebildung der Stabwalzen

Sobald die Reihenfolge gegeben ist, mit der die Blöcke den Schachtöfen zur Verfügung stehen, wird die Reihenfolge festgelegt, mit der sie gewalzt werden müssen, wobei die Zwangsbedingungen der zeitlichen Abläufe und der Anordnung der Walzen in Betracht gezogen werden.

Endgültige Gruppierung der Walzgerüste

Wenn die endgültige Reihenfolge der vom Stahlwerk zu erzeugenden Bleche gegeben ist, wird die für das Warmwalzen jedes von ihnen zur Verfügung stehende Zeit berechnet. Indem die Anzahl der Bleche maximiert wird, bei denen sich diese Zeiten überlappen, werden die Bleche zu Gerüsten gruppiert, mit denen eine Gleichförmigkeit in Breite, Dicke, Lieferdatum und der Stahlmarke der Bleche erreicht wird. Die verfügbaren kalten Bleche werden ebenfalls betrachtet. Es muss allen Zwangsbedingungen zur Bildung der Gerüste Rechnung getragen werden.

Endgültige Reihenfolgebildung der Gerüste

Sobald die Gerüste definiert worden sind, werden die durch den Warmwalzbereich und das nächstliegende Lieferdatum eines Auftrages innerhalb jedes Gerüstes auferlegten Zwangsbedingungen betrachtet, wobei die endgültige Planung der Gerüste und folglich der warmen Coils und der Rohbleche erfolgt.

System zur Entscheidungsunterstützung

Der Benutzer kann die erzeugten Lösungen durchsehen und sie ändern. Wenn die Veränderungen irgend eine Zwangsbedingung verletzen, wird der Benutzer davon in Kenntnis gesetzt, aber es ist seine Entscheidung, ob er die Veränderung aufrecht erhält oder nicht.

PLANUNG DES FERTIGWALZBEREICHES

Dieser Bereich besteht aus den Fertigwalzstraßen für Edelstahlcoils und -bleche, der Fertigwalzstraße für silizierten Stahl, ihren jeweiligen Schnittstraßen, der Schnittstraße für Kohlenstoffstahl und dem Stabwalzwerk.

Der vorgeschlagene Aufbau für den Fertigwalzbereich beruht auf den folgenden Punkten:

  • – Erzeugen eines Planes für die Ausrüstung des Fertigwalzbereiches für einen bestimmten Horizont (z.B. eine Woche), wobei allen Zwangsbedingungen dieser Ausrüstung Rechnung getragen wird.
  • – Minimieren der Umrüstzeiten der Ausrüstung und von Auftragsverzögerungen.

Die vom Primärbereich bereitgestellten Aufträge werden für eine Woche gruppiert und eingereiht. Alle Wartungszeiträume müssen in Betracht gezogen werden. Die Bestandsanwendung hat eine bedeutungsvolle Rolle bei der Benutzung von in der Verarbeitung befindlichem Material, wenn dieses fehlgeleitet wird.

Eine Beschreibung der Verfahrensweisen folgt, die für das Planen jeder Fertigwalzstraße benutzt werden soll. 15 zeigt den funktionellen Aufbau der Fertigwalzbereiche.

Straßen für Edelstahl und silizierten Stahl

Diese beiden Fertigwalzstraßen haben hinsichtlich der Verfahrensweisen der Produktion sehr ähnliche Merkmale: in der Regel durchläuft die gesamte Ausrüstung in diesen Straßen zwei Betriebsschritte. Der erste besteht aus einem Gruppieren von Aufträgen, welche die betrieblichen Zwangsbedingungen der Ausrüstung erfüllen, z.B. alle Coils in einer Gruppe müssen zur gleichen Stahlmarke gehören. Der zweite Schritt besteht aus der Reihenfolgebildung, in der die Coils einer Gruppe eingereiht sind, z.B. müssen die Coils sich in einer Reihenfolge mit abnehmender Länge befinden. Am Ende eines Schrittes zur Reihenfolgebildung werden die Coils für die nächste Ausrüstung auf ihrem Leitweg freigegeben, indem sie der Weiterverarbeitung bereitgestellt werden.

Die Gruppen von Coils, die in einer bestimmten Maschine zusammengruppiert worden sind und den gleichen Leitweg haben, sind noch keinem einzelnen Auftrag, sondern einer Gruppe von Aufträgen zugeordnet, d.h., die Zuteilung von Metalleinheiten zu Aufträgen erfolgt so spät wie möglich, so dass aus der Möglichkeit Nutzen gezogen werden kann, dass ausgewählt wird, welcher Auftrag als fehlgeleitet behandelt werden sollte und welcher weiter vorlaufen sollte, wenn eine Fehlleitung eintritt. Am Beginn jedes Systemdurchlaufes erzeugt die Überarbeitungsfunktion der Auftragszuordnung die anfänglichen Gruppen von Aufträgen für jeden Teil der Ausrüstung.

Der Zyklus des Gruppierens, Bildens von Reihenfolgen und Überarbeitens von Auftragszuteilungen wird wiederholt, bis alle Aufträge von allen Ausrüstungen auf ihrem Leitweg verarbeitet worden sind. Das System zur Entscheidungsunterstützung ermöglicht das Beobachten der Ergebnisse und bei allen Stufen der gefällten Entscheidungen das Eingreifen des Benutzers (d.h., dies gilt für die restlichen Straßen des Fertigwalzbereiches).

Stabwalzen

Die Planung von Knüppeln (Rohstangen), die ihren Ursprung an den Walzen haben (STRASSE 1 und 2) wird berücksichtigt, so dass durch die Ausrüstung des Fertigwalzbereiches der Stabstraße geeignete Materialgruppen gebildet und ihre Reihenfolge festgelegt werden. Der Ansatz für das Lösen dieser Art von Problem, kann als ein Sonderfall der Verfahrensweise betrachtet werden, die für rostfreien und silizierten Stahl beschrieben worden ist, da die Ausrüstung gleiche Merkmale zur Gruppierung und Reihenfolgebildung hat. Sowohl die Planung von Knüppeln als auch die von Fertigerzeugnissen kann durch das System zur Entscheidungsunterstützung geändert und angepasst werden.

16: Funktioneller Aufbau der Siebereiplanung GIESSEREI

Dies ist ein Bereich, der getrennt vom Rest des Werkes arbeitet, ausgenommen Anforderungen von Stahl aus dem Stahlwerk und Roheisen von den Hochöfen.

Der erste Schritt im Vorgang des Gießens besteht in der Zuteilung von Personal der Planungsphase eines neuen Auftrages, in der für die Ausrüstung die Modelle und die Leitwege durch die Produktion erzeugt werden. Externe Modelle können ebenfalls angenommen und ihre Leitwege festgelegt werden.

Auf Grund des Vorhandenseins von mehr Ausrüstungen als menschlicher Arbeitskraft, um sie zu betreiben, wird in der Gießerei die menschliche Arbeit kritisch. Dementsprechend wird eine sorgfältige Prüfung vorgenommen, eine menschliche Arbeitskraft gleichzeitig einem Teil einer Ausrüstung zuzuteilen, um jede Aufgabe auszuführen, die beim Durchlauf eines Auftrages vorgegeben ist.

Die endgültige Produktionsphase eines Auftrages kann einen Schritt der Fertigbearbeitung betreffen, wenn wir dann die Planung der Fertigprodukte haben. Wiederum können sowohl die Daten, die der Gießerei bereitgestellt werden, als auch die, die von ihr erzeugt werden, über das System zur Entscheidungsunterstützung durch den Benutzer verändert werden.

16: Funktioneller Aufbau der Gießereiplanung PLANUNG DES VERSANDES

Die Transportfunktion schließt den Fertigungsvorgang eines Auftrages im Werk ab. Diese Funktion muss eine Planung erzeugen, die Verzögerung bei der Auslieferung minimiert und auf geeignete Weise Transportalternativen erkundet. Der vorgeschlagene Aufbau (17) beruht auf den folgenden grundlegenden Punkten:

  • – Erzeugen einer Planung für eine Woche (oder einen beliebigen gewünschten Zeitraum) für jedes Transportmittel (LKW, Eisenbahn, Schiff usw.), wobei die Planung der vom Werk erzeugten Fertigprodukte in Betracht gezogen wird.
  • – Immer dann, wenn es erforderlich ist, Anpassen der Tagesplanung.
  • – Entwickeln einer Auslastungsplanung auf der Grundlage der Planung der Transportunternehmen.
  • – Erzeugen einer neuen Planung, wenn irgend eine ernste Störung bei der Verfügbarkeit der Produkte oder der Transportmittel auftritt.
  • – Erzeugen einer Planung, mit der Lieferverzug und Transportkosten minimiert werden.
  • – Einrichten einer Überwachung des Leistungsvermögens des Transportunternehmen.

17: Funktioneller Aufbau der Versandplanung Gruppieren im Versand

Diese Funktion empfängt die Planung der Fertigprodukte und gruppiert sie mit denen zusammen, die sie in einem Versandlager findet. Diese Gruppen werden über die verschiedenen Transportunternehmen versandt. Dieser Baustein minimiert Lieferverzug und die Transportkosten.

Reihenfolgebildung zur Auslastung

Die gruppierten Aufträge werden in eine Reihenfolge gebracht, um einen Ladeplan zu bilden, der auf der Planung der Transportunternehmen beruht. Zwangsbedingungen, wie etwa Raumbedarf zum Handhaben der Ladungen und Transportkapazität, müssen in Betracht gezogen werden.

System zur Entscheidungsunterstützung

Der Benutzer muss eine klare Einsicht in die Aufträge, die vom Werk ankommen sollen, und diejenigen haben, die sich im Versandlager befinden. Darüber hinaus muss der Benutzer in der Lage sein, jegliche Daten zu ändern und zu korrigieren, die vom Baustein der Versandplanung betrachtet oder erzeugt werden. Diese Funktion überwacht auch den Grad von Abweichung zwischen dem, was geplant war, und dem, was ausgeführt worden ist, indem die dafür notwendigen Informationen erzeugt werden, wenn eine neue Planung erwünscht ist.

TECHNISCHE DATEN UND LEITWEG VON AUFTRÄGEN

Beim Eingeben eines Auftrages muss dieser schnell und dynamisch spezifiziert werden. Der vorgeschlagene Aufbau (18) beruht auf den folgenden Punkten:

  • – Vermindern oder Ausschalten manueller Vorgaben und Leitweglenkung durch das Verwalten und Aktualisieren der metallurgischen Erkenntnisse und Vorgabe von Aufträgen.
  • – Sobald die Aufträge von den Künden erteilt worden sind, dynamische Spezifikation von Aufträgen mit Leitweginformation.
  • – Speichern der Aufträge in einem Archiv, auf das von Planung und Ablaufsteuerung gleichermaßen zugegriffen werden kann.
  • – Bereitstellen einer Prüfung der Durchführbarkeit für die Spezifikation von Aufträgen und immer dann automatische erneute Leitweglenkung der Aufträge, wenn es nötig ist.

Der Vorgang der Auftragsspezifikation beginnt mit dem Zugriff auf die Kundenaufträge, die von der Funktion zur Auftragseingabe bereitgestellt werden. Kundenanforderungen werden in die interne Benennung von ACESITA übersetzt.

Entsprechend der Art des vorgegebenen Produktes, der Stahlmarke, der Dicke, der Länge und der Qualität wird der Leitweg erzeugt, und die Auslastungsanforderungen des Auftrages an die Ausrüstung auf dem Leitweg widerzuspiegeln. Der Leitweg muss Informationen über die Reihenfolge von Ausrüstungen, auf denen der Auftrag verarbeitet werden muss, Verarbeitungszeiten an jedem Teil der Ausrüstung, Produktionsgeschwindigkeiten und Zwischenabmessungen bei jedem Schritt enthalten.

Die Durchführbarkeit der Produktion des Auftrages, wie er vorgegeben ist, wird gegenüber den Kapazitäten der Ausrüstung überprüft, um sicherzustellen, dass der Auftrag, physisch wie vorgegeben verarbeitet werden kann. Wenn die Prüfung nicht bestanden wird, muss automatisch, falls vorhanden, ein alternativer Leitweg erzeugt werden.

Alle vorgegebenen Aufträge werden auf der Grundlage ihres Leitweges mit Kosteninformationen bewertet. Auf diese Aufträge kann gleichermaßen von der Planung und Ablaufsteuerung zugegriffen werden.

Vorgaben für Aufträge

Diese Funktion übersetzt die Informationen aus dem Kundenauftrag in die interne Auftragsnorm von ACESITA. Internationale technische Normen werden benutzt, und vorher definierte Informationen werden in Fällen bereitgestellt, in denen einige Merkmale der Auftrages vom Kunden nicht zur Verfügung gestellt worden sind.

Prüfung der Gültigkeit des Auftrages

Diese Funktion wird für jeden eingegangenen Auftrag ausgeführt. Wenn der Auftrag nicht ausgeführt werden kann, wird diese Information an die Funktion des Systems zur Entscheidungsunterstützung geschickt, welches das Mittel bereitstellen muss, dass Anforderungen, wenn möglich, geändert werden.

18: Funktioneller Aufbau der Auftragsspezifikation und des Leitweges Erzeugen des Leitweges

Sobald ein Auftrag durch die Prüfung der Durchführbarkeit der Produktion hindurch gegangen ist, muss sein Standardleitweg durch die Produktion erzeugt werden. Informationen über den Auftrag, Vorzugsbedingungen für den Kunden und Bedingungen des Stahlwerkes werden in Betracht gezogen.

Erzeugen eines alternativen Leitweges

Wenn kein Leitweg gefunden werden kann, muss an diese Funktion einer Anforderung zum erneuten Bilden eines Leitweges geschickt werden, die dann ihrerseits versuchen wird, einen alternativen Leitweg zu entdecken.

Kostenermittlung

Diese Funktion berechnet die Kosten eines Auftrages auf der Grundlage des mit ihm verbundenen Leitweges.

System zur Entscheidungsunterstützung Der Benutzer kann die vom Spezifikations- und Leitweg-Baustein gelieferten und erzeugten Informationen durchsehen und sie verändern, wie er es für nötig hält.

BESTANDSANWENDUNG

Der Vorgang der Bestandsanwendung vergleicht die bedeutungsvollen Attribute des verfügbaren Materials mit den Vorgaben der Aufträge und ermittelt für einen gegebenen Auftrag die Auswahlmöglichkeit des Materials. Das Material kann aus Blechen, halbfertigen Coils oder Fertigprodukten bestehen. Es werden firmeninterne Regeln benutzt, um die Angemessenheit der Zuordnung zwischen dem verfügbaren Material und dem Auftrag zu beurteilen, sowohl wenn es mehrere Materialien für einen Auftrag, als auch wenn es mehrere mögliche Aufträge für ein bestimmtes Material gibt. Bestandsanwendung auf einen Auftrag wird einen Einfluss auf die ausführliche Planung und Ablaufsteuerung ausüben.

Der Vorgang der Bestandsanwendung beginnt mit der Analyse neuer Aufträge, um zu ermitteln, welcher dem vorhandenen Bestand an Blechen und Coils zugeordnet werden kann. Einige Merkmale, die betrachtet werden können, sind: chemische Eigenschaften, Qualität, Breite, Dicke und Gewicht.

Wenn mehrere Kandidaten verfügbar sind, wird nach einer vorher definierten Vorzugsliste die beste Wahl gekennzeichnet. Sobald ein Blech oder ein Coil einem Auftrag zugeteilt worden ist, steht es für andere Anwendungen nicht mehr bereit. Der Benutzer kann dann eingreifen, wenn es nötig ist.

19: Funktioneller Aufbau der Bestandsanwendung Zuteilung/erneute Zuteilung von Aufträgen

Durch diese Funktion werden Auftragsdaten und Bestandsdaten verarbeitet. Bestimmte Attribute von Aufträgen, Blechen und Coils können verglichen werden. Die übereinstimmenden Kriterien, Auftragsattribute und die Kandidaten-Bleche oder -Coils werden geprüft. Die Absehbarkeit der Übereinstimmung zwischen dem Auftrag und dem Material wird ermittelt.

Im Falle von mehrfachen übereinstimmenden Möglichkeiten werden zur Bildung von Prioritäten vorher definierte Regeln benutzt.

System zur Entscheidungsunterstützung

Diese Funktion muss das Eingreifen des Benutzers in den Entscheidungsvorgang hinsichtlich der Eignung und Verfügbarkeit von Kandidatenmaterial unterstützen, das einem Auftrag zugeordnet werden soll.

NUTZEN FÜR ACESITA

Die Annahme des vorgeschlagenen funktionellen Aufbaus wird ACESITA eine Reihe von Vorteilen bringen. Einige von ihnen sind nachstehend zu finden:

  • – Optimierung der Gewinnspanne und der Betriebsmittel der Firma aus dem Jahresplaner zur Produktionsplanung des Werkes.
  • – Gewichtete Ausgewogenheit zwischen Markterfordernissen und dem Produktionspotenzial des Werkes.
  • – Schnelle und genaue Reaktion auf die Absehbarkeit, die Kundenanforderungen erfüllen zu können.
  • – Das erwartete Lieferdatum wird unverzüglich ermittelt, wobei alle Zwischenstufen der Produktion in Betracht gezogen werden. Bestandsinformationen werden beim Eingang neuer Aufträge und bei der erneuten Zuordnung von fehlgeleiteten Aufträgen beachtet.
  • – Die Automatisierung des Planungs- und Ablaufsteuersystems versetzt die Benutzer in die Lage, sich auf Aufgaben zu konzentrieren, die für das Unternehmen eher kritische und strategische Bedeutung haben.
  • – Die Produktionsplanung des gesamten Werkes wird vollständig integriert, vom Stahlwerk bis zum Ende der Fertigwalzstraßen.
  • – Die Planung erzeugt automatisch die Bildung und Aufreihung von Produktionsaktionen.
  • – Das Spezifikations- und Leitwegsystem ist ausreichend intelligent, das Personal von ermüdenden manuellen Arbeiten zu befreien. Der Spezifikationsvorgang betrachtet genormte und alternative Leitwege.
  • – Beim Eingeben von Aufträgen wird der Materialeinsatz betrachtet. Der Vorgang wird automatisch und in Echtzeit ausgeführt. Alle wichtigen Aspekte von mit verfügbaren Materialien übereinstimmenden Aufträgen werden betrachtet.
  • – Die Gesamtzeit zwischen dem Erteilen des Auftrages und seinem Versand an den Kunden wird vermindert.
  • – Planung und Ablaufsteuerung werden kontinuierlich an die Bedingungen des Werkes angepasst, um seine Kapazitäten bis zu Maximum auszunutzen und den Markt besser zu bedienen.


Anspruch[de]
  1. Computersystem zum Planen von Vorgängen in einem Stahlwerk, das Folgendes umfasst:

    Mittel zum Lesen aller Aufträge, die in einem bestimmten Zeitraum produziert werden müssen, und zum Erzeugen der notwendigen Anzahl von Brammen, um die Aufträge zu erfüllen;

    Mittel zum Lesen aller virtuellen Brammen, die produziert werden sollen, und ihrer Fälligkeitsdaten als warme Coils, und zum Erzeugen einer idealen Walzfolge der Brammen;

    Mittel zum Lesen einer idealen Walzfolge von Brammen und zum Erzeugen einer Gruppe von Chargen, die produziert werden sollen;

    Mittel zum Lesen der gegenständlichen Brammen, die produziert werden sollen, um eine Vielzahl von Listen warmer Coils zu erzeugen und in einem Speicher für warme Coils Listen von warmen Coils aufzuzeichnen;

    Mittel zum Lesen einer Vielzahl von Lösungen aus dem Speicher der Listen der warmen Coils, um für die Vielzahl von Lösungen gemeinsame Teile herauszuziehen und um die extrahierten Teile als anfängliche Teillösung für einen Reihenfolgealgorithmus für ein Warmwalzwerk zu benutzen.
  2. Computersystem nach Anspruch 1, wobei das Mittel zum Lesen aller Aufträge Mittel zum Erzeugen einer Ausgabe enthält, welche die Anzahl der Brammen, die produziert werden soll, und ihre Eigenschaften kennzeichnet.
  3. Verfahren zum Planen von Vorgängen in einem Stahlwerk, das die folgenden Schritte umfasst:

    Lesen aller Aufträge, die in einem bestimmten Zeitraum produziert werden müssen, und Erzeugen der notwendigen Anzahl von Brammen, um die Aufträge zu erfüllen;

    Lesen aller virtuellen Brammen, die produziert werden sollen, und ihrer Fälligkeitsdaten als warme Coils und Erzeugen einer idealen Walzfolge der Brammen;

    Lesen einer idealen Walzfolge der Brammen und Erzeugen einer Gruppe von Chargen, die produziert werden sollen;

    Lesen der gegenständlichen Brammen, die produziert werden sollen, Erzeugen einer Vielzahl von Listen warmer Coils und Aufzeichnen der Listen warmer Coils in einen Speicher für die Listen warmer Coils; und

    Lesen einer Vielzahl von Lösungen aus dem Speicher der Listen warmer Coils, Extrahieren gemeinsamer Teile aus der Vielzahl der Lösungen und Benutzen der extrahierten Teile als anfängliche Teillösung für einen Reihenfolgealgorithmus für eine Warmbandstraße.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Lesens aller Aufträge das Erzeugen einer Ausgabe enthält, welche die Anzahl der Brammen, die produziert werden sollen, und ihre technischen Daten kennzeichnet.
  5. Maschinenlesbare Programmspeichereinrichtung, die ein Programm von Befehlen verkörpert, die durch die Maschine ausgeführt werden können, um Verfahrensschritte zum Einplanen von Vorgängen in einem Stahlwerk auszuführen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

    Lesen aller Aufträge, die in einem bestimmten Zeitraum produziert werden müssen, und Erzeugen der notwendigen Anzahl von Brammen, um die Aufträge zu erfüllen;

    Lesen aller virtuellen Brammen, die erzeugt werden sollen, und ihrer Fälligkeitsdaten als warme Coils und Erzeugen einer idealen Walzfolge der Brammen;

    Lesen einer idealen Walzfolge von Brammen und Erzeugen einer Menge von Chargen, die produziert werden sollen;

    Lesen der realen Brammen, die produziert werden sollen, indem eine Vielzahl von Plänen warmer Coils erzeugt wird, und Aufzeichnen der Pläne warmer Coils in einem Speicher für die Pläne warmer Coils;

    Lesen einer Vielzahl von Lösungen aus dem Speicher für die Pläne warmer Coils, Extrahieren gemeinsamer Teile aus der Vielzahl der Lösungen und Benutzen der extrahierten Teile als anfängliche Teillösung für einen Reihenfolgealgorithmus einer Warmbandstraße.
  6. Programmspeichereinrichtung nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Lesens aller Aufträge das Erzeugen einer Ausgabe enthält, welche die Anzahl der Brammen, die produziert werden sollen, und ihre technischen Daten kennzeichnet.
Es folgen 18 Blatt Zeichnungen






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