Dr.-Ing. Christian Böning

Funktion:
Abteilungsleiter Logistik
Telefon:
+49 (0)511 279 76-441
E-Mail:
boening@iph-hannover.de
vCard:
vCard
Xing:
https://www.xing.com/profile/Christian_Boening6/cv

Dissertation

Energieintensiv produzierende Unternehmen sehen sich infolge der Energiewende und des Netzausbaus mit weiterhin steigenden Energiekosten konfrontiert und sind angehalten, diese durch eigene Maßnahmen zu reduzieren. Dabei lassen sich die Energiekosten durch organisatorische Maßnahmen positiv beeinflussen, wobei der eigentliche Leistungsbedarf unverändert bleibt. Dies kann innerhalb der Maschinenbelegungsplanung erfolgen. Dabei dürfen jedoch logistische Zielgrößen, wie eine hohe Liefertreue, nicht vernachlässigt werden. Daher erfolgte in der vorliegenden Arbeit die Entwicklung einer Methode zur energie- und logistikkostenorientierten Maschinenbelegungsplanung, welche energetische und logistische Zielgrößen simultan bei der Planung berücksichtigt.

In der entwickelten Methode wurde die Plan-Lastspitze als energetische Zielgröße verwendet und über den Leistungspreis monetär bewertet. Als logistische Zielgröße wurde die Plan-Terminabweichung im Auftragsabgang als Zielgröße in der Methode verwendet und über den Bestand an Produktionsaufträgen mit verfrühter Plan-Fertigstellung monetär bewertet. Die entwickelte Methode wurde in ein mathematisches Modell überführt und zur Lösung des Modells ein problemspezifischer Algorithmus entwickelt.

Durch die Anwendung der entwickelten Methode konnte bestätigt werden, dass mit der zusätzlichen Berücksichtigung der energetischen Zielgröße Plan-Lastspitze bei der Maschinenbelegungsplanung die infolge der Umsetzung der Planung entstehenden Gesamtkosten im Vergleich zu einer alleinigen Berücksichtigung der logistischen Zielgröße deutlich reduziert werden können.Weiterhin konnten die qualitativen Auswirkungen der Variation der betrachteten Eingangsgrößen auf die infolge der Umsetzung des Maschinenbelegungsplans entstehenden Gesamtkosten aufgezeigt werden.

Maschinenbelegungsplanung, Energiekosten, Leistungspreis, Terminabweichung

Veröffentlichungen

Bei der Montage großskaliger Produkte kommt es oftmals zu Störungen. Um diese Störungen zu reduzieren, ist ein unkomplizierter Ansatz zu ihrer systematischen Aufbereitung nötig. Dieser soll automatisiert ähnliche Störungen identifizieren und eigenständig sinnvolle Behebungsmaßnahmen vorschlagen. Dafür werden zunächst die Störungen gesammelt und charakterisiert und ein Modell für sinnvolle Informationsflüsse erstellt. Anschließend werden in einer mehrstufigen Ähnlichkeitssuche, ähnliche Störungen ermittelt und geeignete Störungsbehebungsmaßnahmen abgeleitet.

Störungsmanagement, Einzel- und Kleinserienmontage, Großskalige Produkte, Ähnlichkeitsprüfung

In diesem Beitrag wird eine neue Lösung für das Problem der Layoutplanung vorgestellt. Der Ansatz wurde in eine Planungssoftware integriert. Das Ziel des MeFaP-Forschungsprojekts war vor allem die Entwicklung einer benutzerfreundlichen Entscheidungshilfe des Facility-Layout-Problems für kleine und mittlere Unternehmen. Daher wurde auf eine realitätsnahe Modellierung des Planungsproblems Wert gelegt. So wurde z. B. eine Routenplanung mit Flächenzuordnung integriert. Als Lösungsansatz wurde die Metaheuristik Tabu Search gewählt. Um eine effiziente Optimierung zu gewährleisten, wird die Optimierung in zwei Schritten durchgeführt, einmal ohne und dann mit Routenplanung. Die Experimente wurden mit den Zielen Materialflussdistanz, Temperatur und Sauberkeit durchgeführt, die kurz beschrieben werden. Die Ergebnisse der Experimente wurden mit aktuellen Lösungsansätzen verglichen.

Facility Layout Problem, Fabrikplanung, multikriteriell, Metaheuristik, Tabu Search, Software

Der Einsatz eines Manufacturing Execution Systems (MES) kann viele Vorteile für Unternehmen bieten, doch stellt die Einführung häufig eine große Herausforderung dar. Determinierend für eine erfolgreiche Einführung sind die Bestimmung notwendiger Anforderungen, deren Erfüllung durch das Unternehmen sowie deren Berücksichtigung im Einführungsprozess. In diesem Beitrag wird die Entwicklung einer reifegradbasierten Methode für die Bewertung und Verbesserung der unternehmensindividuellen Erfüllung der Anforderungen einer MESEinführung vorgestellt.

Manufacturing Execution System, Reifegradmodell, Digitalisierung

Produktbezogene Fehlerkosten können durch die Berücksichtigung menschlicher Leistungsschwankungen in der Belegungsplanung reduziert werden. In diesem Artikel wird das Problem der Belegungsplanung als mathematisches Problem formuliert und mit produktbezogenen Fehlerkosten und Logistikkosten erweitert. Produktbezogene Fehlerkosten steigen mit der Überbeanspruchung des operativen Personals. Die Logistikkosten basieren auf dem Umlaufbestand und der Durchlaufzeit. Die kostmäßige Definition der betrachteten Zielgrößen ermöglicht schließlich eine simultane Optimierung der Belegungsplanung. Zudem wird ein Memetischer Algorithmus (MA) zur Lösung des mathematischen Problems entwickelt. Im evolutionären Prozess des Memetischen Algorithmus ist ein lokales Suchverfahren sowie Reparaturverfahren integriert, um die Lösungsfindung zu beschleunigen und zu zu verbeseen. Schließlich wird der Einfluss von produktbezogenen Fehlerkosten auf die Gesamtkosten eines Belegungsplan untersucht.

flexible Belegungsplanung, memetischer Algorithmus, menschliche Leistugnsschwankungen, Fehlerkosten

Die Losgrößenbildung ist eine wichtige Aufgabe der Produktionsplanung und -steuerung. Bei der Losgrößenbildung wird üblicherweise auf losgrößenabhängige Auftragsauflage- sowie Lagerhaltungskosten zurückgegriffen. Modelle zur Losgrößenbildung vernachlässigen jedoch den Aspekt von losgrößenabhängigen Instandhaltungskosten. Der Werkzeugverschleiß ist für Schmiedeunternehmen aber von hoher wirtschaftlicher Bedeutung, weil die Werkzeugkosten einen Hauptfaktor der Herstellungskosten darstellen.

Produktionsplanung und -steurung, Losgrößenbildung, Prozesstabilität

Die Montage großskaliger Produkte ist von einer hohen Störanfälligkeit geprägt. Um die Dauer eines Montagestillstandes zu verkürzen, haben das WZL der RWTH Aachen und das IPH Hannover gemeinsam eine Methode entwickelt, welche die Identifikation von Montageplanalternativen und deren Bewertung anhand der logistischen Zielgrößen im Störungsfall ermöglicht. Bestand, Auslastung, Durchlaufzeit und Termintreue werden in Kosten überführt und Montagepläne somit mittels einer Größe vergleichbar.

Produktionsplanung und -steurung, Montage, Logistische Zielgrößen

Der Einsatz von 3D-Drucktechniken eröffnet produzierenden Unternehmen die Möglichkeit, Fertigungsprozesse neu zu gestalten und dadurch wirtschaftliche Potentiale zu erschließen. In diesem Beitrag wird ein Forschungsprojekt vorgestellt, das den Einsatz von 3D-Druckern mittels Betreibermodellen untersucht. Ziel ist es, ein Bewertungs- und Implementierungsinstrument für Betreibermodelle zu entwickeln, welches die Perspektiven der anbietenden und nachfragenden Unternehmen berücksichtigt.

3D-Drucker, Betreibermodelle, Produktionsorganisation, Wirtschaftlichkeit, Produktionslogistik

Bei der Gestaltung logistischer Prozesse steht zunehmend die Forderung nach einer ökologischen Nachhaltigkeit im Fokus. Oftmals haben Unternehmen die Auswahl zwischen unterschiedlichen Gestaltungsalternativen, deren Kosten sowie ökologische Folgen sich unterscheiden können. Der vorliegende Beitrag stellt die Ergebnisse eines Forschungsprojektes vor, welches die Entwicklung einer Methode zur ökologie- und logistikkostenorientierten Auswahl von Anlieferkonzepten zum Ziel hatte.

Ökologiebewertung, Anlieferkonzepte, Grüne Logistik

Für produzierende Unternehmen stellt der Produktionsanlauf oft eine erfolgskritische Phase dar, die es effizient zu planen und überwachen gilt. Mit einem Reifegradmodell kann eine Aussage über die Güte der Prozesse im Produktionsanlauf anhand beschreibender Kennzahlen erfolgen. Dazu werden die Kennzahlausprägungen in Reifegradstufen eingeteilt. Anhand von Aggregationsebenen kann ein Soll-Ist-Vergleich anhand einer Spitzenkennzahl vorgenommen werden.

Anlaufmanagement, Produktionsanlauf, Reifegradmodell, Aggregationslogik

Produktionsanläufe an neuen Standorten stellen insbesondere für unerfahrene KMU eine Herausforderung dar. Mittels einer entwickelten Methode zur Planung und Überwachung unter Verwendung eines Reifegradmodells wird der Produktionsanlauf an neuen Standorten beherrschbarer gemacht. Die Methode beinhaltet Referenzprozesse, Kennzahlen und Handlungsmaßnahmen. Über die Verwendung von hochaggregierten Soll-Ist-Vergleichen können Planabweichungen schnell erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.

Anlaufmanagement, Produktionsanlauf, Reifegradmodell, Aggregationslogik

Durch den optimalen Einsatz des Produktionsfaktors "Mensch" hinsichtlich deren Leistungsfähigkeit wird es durch Berücksichtigung menschlicher Leistungsschwankungen im Tagesverlauf möglich, produktbezogene Fehlerkosten zu reduzieren und die Qualität zu erhöhen. Hierzu muss die Integration der menschlichen Leistungsschwankungen in Verfahren der Produktionsplanung und –steuerung erfolgen. Dieser Beitrag stellt eine Methode vor, mit der ein qualitätsorientierter Belegungsplan unter Berücksichtigung menschlicher Leistungsschwankungen erstellt werden kann.

Produktionsplanung, Belegungsplanung, menschliche Leistungsschwankungen, Optimierungsproblem

Die Montage von großskaligen und komplexen Produkten zeichnet sich oftmals durch schlechte Datenverfügbarkeit, geringe Prozessstandardisierung und späte Produktänderungen aus, was häufig zu Unterbrechungen des Montageablaufes führt. Gleichzeitig sind die Produktionsressourcen typischerweise sehr flexibel. In einem Forschungsprojekt zwischen dem IPH Hannover und dem WZL der RWTH Aachen wird daher eine Methodik entwickelt, welche die Identifikation und Bewertung von Montageprozessalternativen im Störungsfall ermöglicht. Als Bewertungsgrößen werden die logistischen Zielgrößen herangezogen.

XXL-Produkt, Adaptive Montageplanung, Störungen Montageablauf, Logistische Zielgrößen

Für produzierende Unternehmen stellt der Produktionsanlauf oft eine erfolgskritische Phase dar, die es effizient zu planen und überwachen gilt. Im Allgemeinen können Prozesse und Aktivitäten anhand von Kennzahlen in einer quantitativ messbaren Form erfasst werden. Im vorliegenden Artikel wird ein Vorgehen beschrieben, um Kennzahlen für die Überwachung zusätzlicher Produktionskapazitäten an neuen Standorten zu identifizieren.

Anlaufmanagement, Produktionsanlauf, Kennzahlensysteme, Referenzprozessmodell, Typologisierung

Bei der Gestaltung von Anlieferkonzepten haben Unternehmen oft die Auswahl zwischen unterschiedlichen Alternativen. Dabei wird nicht mehr ausschließlich auf Basis der Kosten und der logistischen Leistungsfähigkeit entschieden, sondern zunehmend die ökologische Verträglichkeit der Prozesse beachtet. Deshalb wurden in einem Forschungsprojekt Möglichkeiten untersucht, die ökologische Nachhaltigkeit in die Entscheidungsfindung einzubinden.

Ökologiebewertung, Anlieferkonzepte, Grüne Logistik

In produzierenden Unternehmen haben die Energiekosten einen erheblichen Anteil an den Produktionskosten. Durch die zeitliche Überlagerung einzelner Fertigungsaufträge treten große Schwankungen und Leistungsspitzen in der Energienachfrage auf, die mit hohen Kosten verbunden sind. Eine Lösung zur Reduzierung von Lastspitzen sind Lastmanagementsysteme. Durch ihren Einsatz können aber die logistischen Zielgrößen negativ beeinflusst werden. Eine simultane Betrachtung der logistischen Zielgrößen und der Energiekosten in der Belegungsplanung von Maschinen ist bislang nicht möglich. In diesem Artikel wird eine Methode zur Belegungsplanung vorgestellt, welche die Nivellierung des Energieverbrauchs über der Zeit ermöglicht und gleichzeitig die logistischen Zielgrößen Durchlaufzeit, Bestand, Termintreue und Auslastung betrachtet.

Energiekosten, Lastspitzen, Belegungsplanung

In produzierenden Unternehmen haben die Energiekosten einen erheblichen Anteil an den Produktionskosten. Durch die zeitliche Überlagerung einzelner Fertigungsaufträge treten große Schwankungen und Leistungsspitzen in der Energienachfrage auf, die mit hohen Kosten verbunden sind. Eine Lösung zur Reduzierung von Lastspitzen sind Lastmanagementsysteme. Durch ihren Einsatz können aber die logistischen Zielgrößen negativ beeinflusst werden. Eine simultane Betrachtung der logistischen Zielgrößen und der Energiekosten in der Belegungsplanung von Maschinen ist bislang nicht möglich. In diesem Artikel wird eine Methode zur Belegungsplanung vorgestellt, welche die Nivellierung des Energieverbrauchs über der Zeit ermöglicht und gleichzeitig die logistischen Zielgrößen Durchlaufzeit, Bestand, Termintreue und Auslastung betrachtet.

Energiekosten, Lastspitzen, Belegungsplanung

In produzierenden Unternehmen haben die Energiekosten einen erheblichen Anteil an den Produktionskosten. Durch die zeitliche Überlagerung einzelner Fertigungsaufträge treten große Schwankungen und Leistungsspitzen in der Energienachfrage auf, die mit hohen Kosten verbunden sind. Eine Lösung zur Reduzierung von Lastspitzen sind Lastmanagementsysteme. Durch ihren Einsatz können aber die logistischen Zielgrößen negativ beeinflusst werden. Eine simultane Betrachtung der logistischen Zielgrößen und der Energiekosten in der Belegungsplanung von Maschinen ist bislang nicht möglich. In diesem Artikel wird eine Methode zur Belegungsplanung vorgestellt, welche die Nivellierung des Energieverbrauchs über der Zeit ermöglicht und gleichzeitig die logistischen Zielgrößen Durchlaufzeit, Bestand, Termintreue und Auslastung betrachtet.

Energiekosten, Lastspitzen, Belegungsplanung

2022 gehen in Deutschland die letzten Atomkraftwerke vom Netz. Neben dem Beschluss zum Atomausstieg sorgt die weltweite Verknappung fossiler Brennstoffe für einen stetigen Anstieg der Energiekosten. Am IPH werden Verfahren entwickelt, die produzierenden Betrieben helfen, Energiekosten zu senken.

Energiekosten, Belegungsplan, Energieverbrauch

Forschungsprojekte