Kombination von Optimierungsmethoden und Stoffstromanalyse zur Verbesserung des betrieblichen Materialeinsatzes

Projektleiter

Prof. Dr. Mario Schmidt

Projektdauer

01.12.06 - 31.03.09

Mittelgeber

BMBF - Innovationen als Schlüssel für Nachhaltigkeit in der Wirtschaft (ISN)

Projektbeschreibung

Das Projekt dient der innovativen Verknüpfung von IT-Ansätzen zur betrieblichen und überbetrieblichen Stoffstromanalyse mit Methoden der Optimierung aus der BWL/Wirtschaftsinformatik. Das Ziel ist dabei die Produktivitätssteigerung in produzierenden Systemen durch Identifikation von Ineffizienzen beim Material- und Energieeinsatz und durch gleichzeitiges Aufzeigen von Optimierungsstrategien. Beide Ansätze (Stoffstromanalyse, Optimierung) sind auf der instrumentellen Software-Ebene bislang höchstens getrennt verfolgt worden, was zu einem geringen Einsatz insbesondere bei KMU geführt hat. Wenn die Ineffizienzen jedoch nicht nur ermittelt werden, sondern auch festgestellt wird, wie Throughput-Parameter der Produktion gewählt werden können, um ein lokales oder globales – ökonomisches oder ökologisches – Optimum zu erreichen, so steigert man damit die Relevanz dieser „stoffstrombasierten Optimalplanung“ für betriebliche Entscheidungsprozesse. Offene Forschungsfragen sind dabei, wie fortgeschrittene Algorithmen der „globalen Optimierung“ mit den Ansätzen der Stoffstrommodellierung so verknüpft werden können, dass sie quasi universell auf Produktionssysteme angewendet werden können. Die methodischen Arbeiten des Projektes bauen auf konkreten Praxiserfahrungen auf und sollen in Software- Instrumenten münden, die in Pilotprojekten in der chemischen und metallverarbeitenden Industrie getestet und später auch zur Marktreife geführt werden. Die Anwendungsrelevanz ist im produzierenden Gewerbe – und dort in mehreren Branchen – sehr groß. Aktuelle und seriöse Schätzungen gehen von einem Einsparpotential der Materialkosten von 5 – 15 % aus, wodurch die hohe volkswirtschaftliche Relevanz angezeigt wird.

Mitarbeiter

Dipl.-Phys. Hendrik Lambrecht

Veröffentlichungen

• Lambrecht, H. und M. Schmidt (angenommen): Material Flow Networks as a Means of Optimizing Production Systems. Chemical Engineering & Technology.
• Lambrecht, H., M. Schmidt und A. Möller (2009): Stoffstromnetze aus Sicht der Optimierungstheorie. In F. Heyde, C. Tammer (Hrsg.): Methoden der Mehrkriteriellen Entscheidungstheorie. Tagungsband des Workshops der GOR-Arbeitsgruppen „Entscheidungstheorie und –praxis" und „OR im Umweltschutz", Lutherstadt Wittenberg 2008, SHAKER, Aachen.
• Lambrecht, H. und M. Zimmermann (2008): Combination of Optimization Methods and Material Flow Analysis for Improvement of Operational Material Use (KOMSA): Concept and its Implementation. In A. Möller et al. (Hrsg.): Environmental Informatics and Industrial Ecology, Shaker Verlag, Aachen.
• Schmidt, M., Lambrecht, H., Möller, A. (2007): Optimisation Approaches in Material Flow Models of Manufacturing Systems. In: Hryniewicz, O., Studzinski, J., Romaniuk, M. (Eds.): Environmental Informatics and System Research. Vol. 1. 21st. International Conference on Informatics for Environmental Protection Sept. 2007, Warsaw, Poland. S. 271-278
• Lambrecht, H., M. Schmidt, A. Möller (2007): Konzeptionelle Grundlagen zur Verbesserung von Produktionsprozessen durch Kopplung von Simulations- und Optimierungsverfahren. In: J. Wittmann, V. Wohlgemuth (Hrsg.): Simulation in Umwelt- und Geowissenschaften: Workshop Berlin 2007. S.37-47

Diplomarbeiten/ Dissertationen

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