Projekte

STEELOPT
Algorithmische Produktions- und Logistikplanung im integrierten Hüttenwerk
Start: 01.2012
Ende: 12.2026

In der Forschungskooperation zwischen der AG der Dillinger Hüttenwerke (Dillinger) und dem FZI werden mathematische und algorithmische Methoden zur Optimierung von Produktions- und Logistikprozessen in der Stahlindustrie entwickelt. Ziel ist es, komplexe Planungsentscheidungen durch leistungsfähige Optimierungsverfahren zu unterstützen, vorhandene Ressourcen effizient einzusetzen und Abhängigkeiten entlang der Produktionskette ganzheitlich zu berücksichtigen.
Kran- und Stapelplanung
Bleche, Walztafeln und Brammen werden mit Kränen transportiert und zwischen Prozessschritten gestapelt. Eine intelligente Stapelbildung ist entscheidend, um unnötige Umlagerungen, Wartezeiten und Ressourcenkonflikte zu vermeiden. Hierfür werden insbesondere Tree-Search-Verfahren zur integrierten Planung von Stapelstrukturen und Kranbewegungen untersucht.

Verschnittplanung von Walztafeln
Die Verschnittplanung ordnet Produkte geeigneten Walztafeln zu und bestimmt deren Zuschnitt. Dabei sind zahlreiche Nebenbedingungen zu beachten – etwa aus dem technischen Auftrag, den Fähigkeiten der Schneidelinie, den verfügbaren Vorprodukten sowie den Restriktionen vorgelagerter Öfen. Zur Lösung der großskaligen kombinatorischen Probleme werden unter anderem Column-Generation-Verfahren entwickelt.

Kapazitäts-, Routen- und Zeitplanung
Für die zu fertigenden Produkte werden geeignete Fertigungsrouten und Produktionszeiträume bestimmt. Berücksichtigt werden verfügbare Anlagenkapazitäten, technologische Anforderungen, geplante oder ungeplante Maschinenstillstände, zeitliche Abhängigkeiten entlang der Prozesskette sowie der gewünschte Lieferzeitraum der Kunden. Die Planungsprobleme werden insbesondere mithilfe von Mixed-Integer Programming modelliert und gelöst.

Rolle des FZI
Die Kooperation verbindet anwendungsnahe Forschung im Operations Research mit konkreten Herausforderungen der Produktionsplanung und technischen Logistik. Im Mittelpunkt stehen leistungsfähige mathematische Optimierungsmodelle und Lösungsverfahren. Ergänzend kommen moderne KI-Methoden und ereignisdiskrete Simulationsmodelle zum Einsatz, beispielsweise zur Abbildung dynamischer Produktionsabläufe und zur Bewertung von Planungsergebnissen.

Die entwickelten Ansätze machen komplexe Zusammenhänge transparent, ermöglichen die Bewertung von Planungsalternativen und unterstützen fundierte Entscheidungen. Angestrebt werden insbesondere weniger Verschnitt und Umlagerungen, eine bessere Kapazitätsauslastung sowie robuste und nachvollziehbare Planungsvorschläge.

Ansprechperson
Abteilungsleiter
Bereich: Information Process Engineering
Hauptsitz Karlsruhe

Forschungsschwerpunkte
Mobilität und Logistik

Autonome Shuttles, intelligente Logistik, Software-Defined Vehicles: Wir gestalten mit IT die vernetzte, sichere und nachhaltige Mobilität und Logistik von morgen.

Energie und Nachhaltigkeit

Nachhaltigkeit und Praxisnähe zählen: Wir entwickeln IT-Innovationen für Unternehmen, die zu einer klimafreundlichen und ressourceneffizienten Wirtschaft beitragen.

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