Simultaneous lotsizing and scheduling - extensions and solution approaches

Abstract

The present thesis focuses on simultaneous lotsizing and scheduling. A comprehensive review of the literature is presented in which the historical development of the subject and the current research gaps are, based on a classification scheme, described. Additionally, a review focusing on so-called „secondary resources“ (e.g., setup operators or raw materials), which are considered alongside the primary production resource, is provided. The insights on different types of secondary resources help to develop a new model formulation generalizing and extending the currently used approaches, which are specific to certain settings. Some illustrative examples demonstrate the functional principle and flexibility of this new formulation which can thus be used in a wide range of applications. Finally, a new heuristic to solve large-scaled simultaneous lotsizing and scheduling problems is presented. The heuristic creates a modified multi-line master problem by aggregating products into groups. The resulting problem is less complex and its solution can be used to define single-line sub problems. These sub problems are solved by heuristics present in the literature and the results are then combined to form a solution to the original problem. Numerical tests show the applicability of the aforementioned approach to solve problems of practical relevance.

Die vorliegende Ausarbeitung betrachtet das Thema der simultanen Losgrößen- und Reihenfolgeplanung tiefergehend. Ein ausführlicher Literaturüberblick zeigt unter Zuhilfenahme eines Klassifizierungsschemas den Entwicklungsverlauf und aktuelle Forschungslücken in diesem Bereich auf. Weiterhin wird ein auf zusätzliche Ressourcen (sogenannte „secondary resources“) fokussierter Literaturüberblick erstellt. Diese Ressourcen (z.B. Personal zur Umrüstung oder Rohmaterial) werden zusätzlich zu der primären Produktionsressource benötigt. Die Erkenntnisse zu den verschiedenen Typen von zusätzlichen Ressourcen werden verwendet, um ein generelles Modell zu entwickeln, welches die bisherigen, auf bestimmte Anwendungsfälle spezialisierten, Formulierungen abbildet und erweitert. Testläufe mit Beispielszenarien demonstrieren die Funktionalität und die Flexibilität der neuen Modellformulierung welche für einen Vielzahl von Anwendungsfällen verwendet werden kann. Abschließend wird eine neue Heuristik zum Lösen von simultanen Losgrößen- und Reihenfolgeplanungsproblemen praxisrelevanter Größen vorgestellt. Innerhalb der Heuristik wird durch Produktaggregation ein modifiziertes Mehrlinien-Masterproblem generiert. Das resultierende Problem ist weniger komplex und die dafür gefundene Lösung kann zum Erstellen von Einlinien-Teilproblemen verwendet werden. Diese Teilprobleme werden mit aus der Literatur bekannten Heuristiken gelöst. Die Ergebnisse werden zu einer Lösung für das ursprüngliche Problem zusammengefasst. Numerische Tests belegen die Tauglichkeit des Verfahrens zum Lösen von praxisrelevanten Problemen.