Energieorientierte Walzprogrammplanung in der stahlerzeugenden Industrie (eBook)

Dr. Karen Puttkammer promovierte bei Prof. Dr. Thomas S. Spengler am Institut für Automobilwirtschaft und Industrielle Produktion der Technischen Universität Braunschweig.

Geleitwort 6
Vorwort 8
Inhaltsverzeichnis 10
Abbildungsverzeichnis 13
Tabellenverzeichnis 14
Algorithmenverzeichnis 16
Symbolverzeichnis 17
Abkürzungsverzeichnis 21
Einheitenverzeichnis 22
1 Einleitung 23
1.1 Ausgangslage und Problemstellung 23
1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise 26
2 Das Warmwalzen – ein energieintensiver Produktionsprozess im integrierten Hüttenwerk 29
2.1 Produktionsprozesse der Stahlherstellung in integrierten Hüttenwerken 29
2.2 Energiebetrachtung in integrierten Hüttenwerken 34
2.3 Prozesscharakteristika des Warmwalzens 39
2.3.1 Allgemeine Prozesscharakteristika des Warmwalzens 39
2.3.2 Prozesscharakteristika der Brammenerwärmung 41
2.3.3 Prozesscharakteristika des Walzens an der Fertigstraße 44
2.4 Anforderungen an die energieorientierte Walzprogrammplanung 46
3 Planungsansätze zur Walzprogrammplanung 50
3.1 Einführung in die modellbasierte Planung 50
3.2 Einstufige Planungsansätze – Das Hot strip mill scheduling problem 52
3.3 Produktionsstufenübergreifenden Planungsansätze 55
3.4 Kritische Analyse bestehender Planungsansätze 58
4 Modellierung der energieorientierten Walzprogrammplanung 65
4.1 Konzeption 65
4.2 Annahmen 68
4.3 Notation 71
4.4 Mathematische Modellierung 72
4.5 Strukturvalidierung des Formalmodells 77
4.6 Klassifikation 79
4.7 Anforderungen an Lösungsverfahren 82
5 Entwicklung eines Lösungsverfahrens zur energieorientierten Walzprogrammplanung 84
5.1 Auswahl eines Verfahrens zur Lösung der energieorientierten Walzprogrammplanung 84
5.2 Eine GRASP?Heuristik zur Lösung der energieorientierten Walzprogrammplanung 86
5.2.1 Konstruktionsverfahren 86
5.2.2 Verbesserungsverfahren 88
5.2.3 Vollständiges Lösungsverfahren 92
5.3 Ableiten von Referenzwerten zur Evaluation des Lösungsverfahrens 93
5.3.1 Bestimmung einer unteren Schranke 93
5.3.2 Formalisierung eines Industriereferenzwerts 98
5.4 Zwischenfazit zum entwickelten Lösungsverfahren 101
6 Fallstudie zur Validierung des entwickelten Lösungsverfahrens 103
6.1 Konzeption der Fallstudie und Datengrundlage 103
6.2 Evaluation der unteren Schranke 108
6.3 Evaluation der GRASP?Heuristik 110
6.3.1 Parametrierung 111
6.3.2 Lösungszeit 113
6.3.3 Vergleich zum Optimum 115
6.3.4 Vergleich zur unteren Schranke 116
6.3.5 Vergleich zum Industriereferenzwert 121
6.4 Evaluation des Energieeinsparpotenzials 128
6.5 Konzept zur Implementierung des Verfahrens in der betrieblichen Praxis 130
7 Kritische Würdigung und Ausblick 135
7.1 Kritische Würdigung 135
7.1.1 Würdigung der Konzeption des Planungsansatzes 135
7.1.2 Würdigung der mathematischen Modellierung 139
7.1.3 Würdigung des Lösungsverfahrens 141
7.2 Handlungsempfehlungen zur Implementierung des Planungsansatzes in der Praxis 143
7.3 Ausblick 145
8 Zusammenfassung 148
Literaturverzeichnis 151
Anhang A Einordnung energieorientierter Planungsansätze 159
Anhang B Linearisierung 161
Anhang C Komplexitätsnachweis 164
Anhang D Vorstudie zur Divergenz des Auftragsportfolios 169
Anhang E Beweis zur Zerlegbarkeit des relativen Fehlers 172