Hüttenwerke Krupp Mannesmann GmbH

Optimierte Zeitpläne für die Just-in-Time Stahlproduktion

Alexey Nagaytsev, Ludger Theile, Jürgen Abelt

HKM CI-M / 2.7.2013 2

Hüttenwerke Krupp Mannesmann GmbH

Optimierte Zeitpläne für die Just-in-Time Stahlproduktion

Inhalt

Kurzvorstellung der HKM

Einführung in die Problemstellung

Vorstellung des Lösungsansatzes

Diskussion

HKM CI-M / 2.7.2013 3

Hüttenwerke Krupp Mannesmann GmbH

Optimierte Zeitpläne für die Just-in-Time Stahlproduktion

Unternehmenskennzahlen 2012

Rohstahl

Gesamtbelegschaft

Umsatz

5,2 Mio. t

~ 3.000 Mitarbeiter

~ 2,8 Mrd. €

50 % ThyssenKrupp Steel Europe AG

Hüttenwerke Krupp Mannesmann GmbH

30% Salzgitter Mannesmann GmbH

20% Vallourec & Mannesmann Tubes S.A.S.

HKM CI-M / 2.7.2013 4

Hüttenwerke Krupp Mannesmann GmbH

Optimierte Zeitpläne für die Just-in-Time Stahlproduktion

Versandstruktur 2012

Brammen Röhrenrund

180 mm Ø

220 mm Ø

240 mm Ø

270 mm Ø

310 mm Ø

370 mm Ø

406 mm Ø

Twin

800 – 2100 mm

800 – 2100 mm

325 – 670 mm

Hüttenwerke

Krupp Mannesmann

GmbH

Bramme

[1.000 t]

Gesellschafter Rund

[1.000 t]

3.246 ThyssenKrupp Steel

Europe

91

811 Salzgitter Mannesmann 202

- Vallourec & Mannesmann

Tubes

781

4.057 Summe 1.073

HKM CI-M / 2.7.2013 5

Hüttenwerke Krupp Mannesmann GmbH

Optimierte Zeitpläne für die Just-in-Time Stahlproduktion

Stahlherstellung

5 Quelle: Wirtschaftsvereinigung Stahl

Kohle Koks

Kalk

Sinter

Eisenerz

Peletts

Schrott

Hochofen

Konverter Pfanne

Stranggießanlage

Stahlherstellung

HKM CI-M / 2.7.2013 6

Hüttenwerke Krupp Mannesmann GmbH

Optimierte Zeitpläne für die Just-in-Time Stahlproduktion

Zentrales Dispositionssystem (operativ)

Sequenz

Schmelze

Fertigungsplan

Angießplan

Istzeit-Linie

Konflikt

Drehturmzeit (begrenzt variabel)

Angiesszeitpunkt

HKM CI-M / 2.7.2013 7

Hüttenwerke Krupp Mannesmann GmbH

Optimierte Zeitpläne für die Just-in-Time Stahlproduktion

Liefertermine und Restriktionen müssen eingehalten werden

HKM CI-M / 2.7.2013 8

Hüttenwerke Krupp Mannesmann GmbH

Optimierte Zeitpläne für die Just-in-Time Stahlproduktion

Herausforderungen

Ein kombinatorisches Optimierungsproblem muss gelöst werden

Unterschiedliche Restriktionen müssen eingehalten werden

Sich verändernde Zielvorgaben müssen verfolgt werden können

Die Antwortzeiten sollen kurz sein

HKM CI-M / 2.7.2013 9

Hüttenwerke Krupp Mannesmann GmbH

Optimierte Zeitpläne für die Just-in-Time Stahlproduktion

Funktionsweise des Optimierungsmoduls

1

2

3

4

5 6

7

8

9

10

11

12

HKM CI-M / 2.7.2013 10

Hüttenwerke Krupp Mannesmann GmbH

Optimierte Zeitpläne für die Just-in-Time Stahlproduktion

Genetischer Algorithmus für Verwaltung der Reihenfolgen

Initialisierung

Selektion

Kreuzung Mutation

Kombination

Ziel erreicht?

Global Optimization Toolbox

TSP – Demo

HKM CI-M / 2.7.2013 11

Hüttenwerke Krupp Mannesmann GmbH

Optimierte Zeitpläne für die Just-in-Time Stahlproduktion

Bewertungsfunktion

Bewertung eines Plans ist eine beliebige aus den Zeitreihen ableitbare Kombination von Kennzahlen

Beispiel:

Das Hauptziel ist die Maximierung des Durchsatzes (Auslastung der Konverter) in einer Bewertungsperiode

Wenn das Hauptziel erreichbar ist, dann werden Nebenziele verfolgt:

Eine definierte Vergleichmäßigung der Produktion soll erreicht werden

Mehr Schmelzen mit ausgewählten Eigenschaften sollen eingeplant werden

HKM CI-M / 2.7.2013 12

Hüttenwerke Krupp Mannesmann GmbH

Optimierte Zeitpläne für die Just-in-Time Stahlproduktion

Integration des Optimierungsmoduls in das bestehende Dispositionssystem

Entwicklungsrechner

MATLAB®, PCT, GOT

Dispositionssystem

Produktionssystem

JBoss 5

JavaBuilder MDCS

16 Workers

HKM CI-M / 2.7.2013 13

Hüttenwerke Krupp Mannesmann GmbH

Optimierte Zeitpläne für die Just-in-Time Stahlproduktion

Einsatz des Optimierungsmoduls

HKM CI-M / 2.7.2013 14

Hüttenwerke Krupp Mannesmann GmbH

Optimierte Zeitpläne für die Just-in-Time Stahlproduktion

Fazit

Die Erstellung von den Produktionspläne für variable Zeiträume ist möglich

Alle Restriktionen (auch zeitlich gesteuert) sind variabel einsetzbar

Es sind unterschiedliche Ziele verfolgbar

Die gewünschten Sollkennzahlen werden erreicht

Die Antwortzeiten liegen im von Anwender akzeptablen Bereich

Die erzeugten Pläne sind von Anwender durchaus akzeptiert

Aber:

Die Optimierungsmöglichkeit ist zurzeit noch nicht in Standardprozessabläufe integriert

HKM CI-M / 2.7.2013 15

Hüttenwerke Krupp Mannesmann GmbH

Optimierte Zeitpläne für die Just-in-Time Stahlproduktion

Danke für die Aufmerksamkeit!