Genetische Algorithmen lösen logistische Probleme

Auf der INTEC 2013 in Leipzig stellt die Professur Produktionswirtschaft und Industriebetriebslehre der Technischen Universität Chemnitz vom 26. Februar bis 1. März 2013 ihre neuesten Forschungsergebnisse in Form der Optimierungssoftware „OPTSYS Framework“ vor.

Am mitteldeutschen Gemeinschaftsstand „Forschung für die Zukunft“ (Halle 3, Stand H79) zeigen die Wissenschaftler verschiedene Fälle kombinatorischer Optimierungsprobleme, wie sie in Produktion und Logistik auftreten und deren Lösung durch die Software. So zum Beispiel das Problem der Kapazitäts- und Terminplanung von Fertigungsaufträgen auf Maschinen.

„In einem Unternehmen wirken viele verschiedene Faktoren auf die Produktion ein, zum Beispiel Rüstzeiten, Auftragsprioritäten, Liefertermine oder Schichtkalender der Arbeiter“, erklärt Sascha Lemke von der Professur Produktionswirtschaft und Industriebetriebslehre. „Gerade in kleinen und mittelständischen Unternehmen erfolgt die Fertigungsplanung und -steuerung oft noch manuell vom Werkstattmeister. Unsere Software nimmt ihm die Arbeit ab, sie schafft es dabei, unterschiedliche Zielkriterien einzubeziehen und am Ende das bestmögliche Ergebnis für den Betrieb zu liefern.“

Lieferengpässe und hohe Produktionskosten sollen damit reduziert werden. Das „OPTSYS Framework“ löst diese Aufgabe mit Hilfe so genannter genetischer Algorithmen. Das zugrunde liegende Konzept ist naturanalog und beruht auf den Prinzipien der Variation und Selektion aus der Evolutionstheorie. Eine Startlösung wird durch gezielte Anwendung genetischer Operatoren sukzessive verbessert. Die Software berücksichtigt beispielsweise alternative Arbeitspläne und spielt verschiedene Varianten von Bearbeitungsreihenfolgen der Aufträge so lange durch, bis eine Lösung gefunden wird, bei der die Zielkriterien am besten erfüllt werden.

Auf der INTEC präsentieren die Wissenschaftler das „OPTSYS Framework“ und seine Möglichkeiten an den Beispielen der Maschinenbelegungsplanung und des sogenannten Traveling Salesman-Problems. „Das ist das Problem des Handlungsreisenden“, erklärt Sascha Häckel: „Ein Handlungsreisender muss viele Kunden anfahren und sucht dafür die Besuchsreihenfolge mit der kürzesten Route – die Software optimiert diese Reihenfolge für ihn. Auf dem gleichen Prinzip beruhen auch Tourenplanungs- und Transportprobleme in der Logistik. Auch die Strecke, die ein Bohrwerkzeug zwischen verschiedenen Bohrpunkten auf einem Werkstück abfährt, ist ein ähnliches Problem.“ Die Optimierungssoftware „OPTSYS Framework“ verwendet metaheuristische Verfahren, also abstrakte und problemunabhängige Optimierungsmethoden, die konkret auf die vorliegenden Aufgaben angepasst werden können. Dadurch lässt sich das Programm in einem Betrieb auf unterschiedliche Problemstellungen in Produktion und Logistik anwenden. Die Wissenschaftler der TU Chemnitz richten ihr Angebot vor allem an kleine und mittelständische Unternehmen.

Weitere Informationen:
http://www.tu-chemnitz.de/wirtschaft/bwl7/optsys/framework/
Kontakt: Prof. Dr. Joachim Käschel, Telefon 0371 531-34244, E-Mail joachim.kaeschel@wirtschaft.tu-chemnitz.de, Sascha Häckel, Telefon 0371 531-36889, E-Mail sascha.haeckel@wirtschaft.tu-chemnitz.de, und Sascha Lemke, Telefon 0371 531-37248, E-Mail sascha.lemke@wirtschaft.tu-chemnitz.de, von der Professur Produktionswirtschaft und Industriebetriebslehre