Forschung

Die Forschung am Institut für Produktionswirtschaft konzentriert sich vorrangig auf die Entwicklung und Anwendung quantitativer Methoden aus dem Operations Research für die Bereiche der Sachgüter- und Dienstleistungsproduktion.  Zur Unterstützung betrieblicher Entscheidungen werden dazu vorrangig mathematische Optimierungsmodelle entworfen und zur Lösung dieser Entscheidungsprobleme effiziente Methoden entwickelt. Derzeit werden die folgenden Forschungsprojekte am Institut bearbeitet:

SFB 871 Regeneration komplexer Investitionsgüter

Im Sonderforschungsbereich (SFB) 871 „Regeneration komplexer Investitionsgüter“ werden in insgesamt 17 Teilprojekten wissenschaftliche Grundlagen für die Instandsetzung komplexer Investitionsgüter erforscht. Charakteristisch für die untersuchten Regenerationsprozesse ist, dass unterschiedliche Aufarbeitungsmodi zur Verfügung stehen. Sie unterscheiden sich einerseits hinsichtlich des Ressourceneinsatzes, der Durchlaufzeit und der Kosten. Andererseits bestimmen sie die funktionalen Eigenschaften des regenerierten Investitionsguts, wie beispielsweise Lebensdauer, Einsatzsicherheit oder Energieverbrauch. Da die Anforderungen an die Regeneration und damit auch an die auszuwählenden Ausführungsmodi je nach Triebwerk und Kunde variieren, beschäftigt sich unser Teilprojekt mit der „Auswahl effizienter Regenerationsmodi für verschiedene Kundengeschäftsmodelle“.

In diesem Forschungsbereich sind zwei Promotionsvorhaben angesiedelt:

Felix Herde beschäftigt sich im Rahmen seiner Promotion mit der Planung der Regeneration komplexer Investitionsgüter mit Methoden des Revenue Managements. Darüber hinaus betrachtet er in diesem Kontext die Lagerhaltung der hochwertigen Komponenten.

Das Promotionsvorhaben von Carolin Kellenbrink ist dem Bereich der Projektplanung zuzuordnen. Um die unterschiedlichen Aufarbeitungsmodi abbilden zu können, wird das Grundmodell der ressourcenbeschränkten Projektplanung um die modellendogene Entscheidung über die Projektstruktur erweitert.

DFG-Forschungsprojekt MKProInst

Die Entscheidungsfelder der operativen Planung und Steuerung von Produktion und Instandhaltung werden in Forschung und Praxis bislang weitgehend getrennt voneinander betrachtet, obwohl zwischen beiden enge wechselseitige Beziehungen bestehen. Moderne hochautomatisierte Produktionseinrichtungen mit leistungsfähigen Maschinenüberwachungssystemen erlauben es, den Zustand und die Beanspruchung von Maschinen und Werkzeugen zunehmend präziser zu erfassen. Die Kernidee des Vorhabens besteht darin, zu analysieren, in wieweit die Prognose des Verschleiß, den die Bearbeitung eines Produktionsauftrags an einer Maschine verursacht, zur effizienten Koordination der Planung und Steuerung von Produktion und Instandhaltung genutzt werden kann. In dem Projekt greifen Arbeiten der Produktionstechnik zur Zustandsermittlung und Lebensdauerprognose am Institut für Werkzeugmaschinen (IFW) und Ansätze der Betriebswirtschaftslehre zur Koordination der operativen Planung durch mathematische Entscheidungsmodelle am Institut für Produktionswirtschaft ineinander. Das DFG-Projekt wird von Anja Wolter und Steffen Kasper bearbeitet.

Robuste Konfigurationsplanung von Supply Chains unter Berücksichtigung modularer Kapazitäten

In diesem Forschungsgebiet beschäftigt sich Ariane Khormania mit der Frage, wie Unsicherheiten in der Konfigurationsplanung von Supply Chains berücksichtigt werden können. Ziel ist die Ermittlung einer Supply-Chain-Konfiguration, die robust gegenüber Schwankungen der Nachfrage ist. Ein weiterer Schwerpunkt innerhalb dieses Forschungsgebietes ist die zusätzliche Berücksichtigung modularer Kapazitäten, da diese den Vorteil bieten, dass Produktionsstandorte mit geringem Aufwand teilweise oder ganz verlagert werden können.

Entscheidungsunterstützung bei der Planung von Rehabilitationskrankenhäusern

In diesem Forschungsgebiet beschäftigt sich Steffen Kasper mit der Frage, wie die Einplanung von Patienten und Ressourcen in Rehabilitationskrankenhäusern unterstützt werden kann. Ziel sind Zeitpläne für Patienten und Ressourcen, die die Behandlungspfade der Patienten einhalten und ressourcenminimalen Einsatz erfordern. Diese Planungsprobleme werden unter unterschiedlichen Zeithorizonten betrachtet. Ein weiterer Fokus ist die Lösbarkeit dieser Planungsprobleme. Speziell für größere Rehabilitationskrankenhäuser sind diese nicht mehr monolithisch, sondern nur durch Dekompositionsmethodiken unter Inkaufnahme von Dekompositionsverlusten zu lösen. Neben klassischen hierarchischen Ansätzen verfolgen wir hierbei auch Spaltengenerierungsansätze.

Projektbezogene Veröffentlichungen:

Schimmelpfeng, K., Helber, S., Kasper, S. (2010)
Decision support for rehabilitation hospital scheduling

Robuste Produktionsplanung bei unsicheren Nachfrageinformationen

Fehlerhafte Nachfrageprognosen führen im Bereich der Produktionsplanung zu häufigen Planveränderungen und somit zu einer ungewollten Planungsnervosität. Der Fokus des vorliegenden Forschungsvorhabens liegt daher auf der Erstellung eines robusten Produktionsplans, der sowohl die mit Unsicherheit behafteten Nachfrageinformationen als auch explizit die Kapazitätsbeschränkungen des Produktionssystems berücksichtigt. Dazu sollen geeignete mathematisches Entscheidungsmodell sowie effiziente Lösungsansätze entwickelt werden, welche die Unsicherheiten im Nachfrageverlauf explizit berücksichtigen. Dr. Florian Sahling leitet das von Leontina Levenzon zu bearbeitende Forschungsvorhaben.

Projektbezogene Veröffentlichungen:

Helber, S., Sahling, F., Schimmelpfeng, K. (2010)
Dynamic capacitated lot sizing with random demand and dynamic safety stocks

Produktionsplanung in Closed-Loop Supply Chains

Innerhalb dieses Forschungsvorhabens sollen herkömmliche Ansätze der Produktionsplanung um die Möglichkeit der Überarbeitung von Altprodukten erweitert werden. Dabei sind sowohl die Rückkehrrate als auch die Qualität der Altprodukte mit hoher Unsicherheit behaftet. Die überarbeiteten Altprodukte können dann anschließend wieder zur Befriedigung der Nachfrage herangezogen werden. Neben deterministischen Planungsansätzen sollen explizit die beschriebenen Unsicherheiten Berücksichtigung finden, um robuste Produktionspläne zu erhalten. Das Forschungsvorhaben wird von Dr. Florian Sahling bearbeitet.