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Rückschau: Tagung von HS PF und IHK

Optimierungsbasierte Analyse und Entscheidungsfindung aus Perspektive kleiner und mittlerer Unternehmen

Fachtagung der Hochschule Pforzheim, der Industrie- und Handelskammer Nordschwarzwald und der Gesellschaft für Operations Research e.V. (GOR)


Die 102. Sitzung der GOR-Arbeitsgemeinschaft „Praxis der Mathematischen Optimierung" wurde am 11. und 12. April 2019 gemeinsam mit der Hochschule Pforzheim und der IHK Nordschwarzwald in Pforzheim ausgerichtet. Unter dem Titel „Mathematische Optimierung für die Hidden Champions" wurde das Themenfeld der optimierungsbasierten Analyse und Entscheidungsfindung insbesondere aus Perspektive kleiner und mittlerer Unternehmen des produzierenden Gewerbes beleuchtet.

Die Teilnehmer der 102. Sitzung der GOR-Arbeitsgemeinschaft „Praxis der Mathematischen Optimierung" vor dem IHK-Haus in Pforzheim.

„Kleine und mittlere Unternehmen haben oftmals herausfordernde Optimierungsaufgaben im Bereich des Anlagendesigns, der Prozessgestaltung oder der Produktionsplanung. Im Gegensatz zu großen Unternehmen verfügen sie aber über keine großen Entwicklungsabteilungen mit tiefer Kompetenz in mathematischen Optimierungstechniken; allerdings sind die Hierarchien flach und die Entscheidungswege für oder gegen Optimierungsprojekte kurz", so Prof. Dr.-Ing. Guido Sand, Professor für Automatisierungstechnik und wissenschaftlicher Tagungsleiter.  

- Welche (gelösten oder ungelösten) Optimierungsprobleme hat der produzierende Mittelstand?

- Inwiefern berücksichtigen die Angebote von Lösungs- und Technologieanbietern die besonderen Anforderungen des Mittelstandes?

- Welche Erfahrungen gibt es aus Optimierungsprojekten mit Mittelständlern?

Im Rahmen von Fachvorträgen und Workshops präsentierten Experten aus der Praxis, Forschungsinstituten und Softwarefirmen ausgewählte Probleme und Lösungen. Unter den rund 30 Teilnehmern waren Professoren und Studierende sowie Unternehmensvertreter des regionalen Mittelstands, unter anderem aus dem Softwareumfeld. Im Rahmen von Kaffeepausen zwischen den Vorträgen, Unternehmensexkursionen zur G. RAU GmbH und zur Admedes GmbH sowie einem gemeinsamen Abendessen hatten die Teilnehmer die Möglichkeit, die Diskussionen aus den Vorträgen zu vertiefen und ihr Netzwerk zu erweitern.

„Ein Beispiel aus der Galvanik: Es sollen 50 Trommeln voller Werkstücke während des Beschichtungsprozesses durch 60 Bäder mit unterschiedlichen Füllungen laufen. Welches ist der effizienteste Ablauf mit dem geringsten Einsatz an Personen, Material und Energie? Die mathematische Optimierung gibt auf diese Fragen Antworten."
Prof. Dr.-Ing. Guido Sand

Das Vortragsprogramm in Kürze:

Markus Wexel, Geschäftsführer der IHK Nordschwarzwald, begrüßte die Teilnehmer mit dem ersten Vortrag der Veranstaltung und stellte vor, wie die IHK Nordschwarzwald den Innovationstransfer im Nordschwarzwald gestaltet. Insbesondere die Erfolgsfaktoren wie Netzwerkstrukturen und organisatorische Voraussetzungen wurden hinterleuchtet.

Jens Schulz von FICO legte anhand einer Fallstudie den Ablauf von Optimierungsprojekten dar. Ein wichtiger Schlüssel zum Erfolg besteht darin, den Nutzern ein grafisches Tool zur Verfügung zu stellen, welches im Kontext ihrer Anwendungen existiert und von der Bedienung her auf sie zugeschnitten ist. Gut die Hälfte aller Projekte im Data Science und Optimierungsumfeld scheitern heutzutage noch daran den letzten Schritt zum Endanwender zu schaffen. Im Vortrag wurde eine webbasierte grafische Oberfläche für ein Supply Chain Projekt basierend auf FICO Xpress Insight demonstriert, in dem Nutzer intuitiv Szenarioanalysen durchführen können. 

Andrea Wechsler, Prorektorin der Hochschule Pforzheim, stellte das Leitbild und die Transferstrategie der Hochschule Pforzheim vor. Sie diskutierte die notwendigen Rahmenbedingungen, die konkreten Säulen der Transferstrategie und deren Umsetzung. 

Iiro Harjunkoski von ABB stellte aus Sicht eines Großunternehmens vor, wie Optimierungsprojekte in die Praxis umgesetzt werden. Er diskutierte Vor- und Nachteile von internen Forschungsprojekten, Kooperationen mit Universitäten und Forschungseinrichtungen sowie von EU Projekten. Insbesondere wurde deutlich, dass Forschungsprojekte notwendig sind, um die Grundlagen zu schaffen, teils jedoch erst Jahre später von der Praxis adaptiert werden können – deshalb ist frühe Forschung so wichtig, sie reduziert die Entwicklungszeit und ermöglicht die Einschätzung, ob eine Entwicklung zum jeweiligen Zeitpunkt möglich ist. 

Guido Sand, Professor für Automatisierungstechnik an der Hochschule Pforzheim, präsentierte anhand von Fallbeispielen, wie Produktionssysteme des Mittelstands automatisiert und autonomisiert werden können. Als Beispiele dienten hier die Personaleinsatzplanung und Produktionsplanung in der Stanztechnik. Mithilfe der Analogie zu den Goldgräberzeiten stellte er er den Ablauf von akademischen Optimierungsprojekten vor, wie man ähnlich wie die „Fähnchenstecker“ die wichtigen Projekte für den jeweiligen Mittelständler identifizieren kann um dann in der Rolle eines „Goldgräbers“ die Projekte erfolgreich abzuschließen. 

Mike Barth von der Hochschule Pforzheim stellte vor, wie mithilfe von modellbasierter Prognose und Optimierung von Energiesystemen die Energiewende in Deutschland umgesetzt werden kann. Er zeigte neue Potentiale für mathematische Optimierung auf, wenn Energiemanagementsysteme in Gebäuden verfügbar sind, die die Koordination zwischen Erzeugern, Verbrauchern und Speichern ermöglichen. Insbesondere Trends zu modernen Heizungsanlagen ohne fossile Brennstoffe, Batteriespeicher für Photovoltaikanlagen und Ladestationen für E-Mobile werden starke Veränderungen im Vergleich zum heutigen Stromnetz bringen. 

Josef Kallrath gab eine elementare Einführung in die mathematische Optimierung, die Techniken und Methodiken, welche verwendet werden, und stellte diese anhand von Beispielen aus der Papierindustrie (Verschnittminimierung) und der Supply Chain vor. Anwendbarkeit und Nutzen von exakten und heuristischen Methodiken wurden andiskutiert. 

Michael Bussieck und Robin Schuchmann von GAMS stellten die Vorzüge von algegraischen Modellierungswerkzeugen im Rahmen von Optimierungsprojekten vor und erklärten anhand von Beispielen wie wichtig automatisch generierte grafische Oberflächen sind, um den Nutzern Ergebnisse zu visualisieren und Szenarien miteinander zu vergleichen. 

Markus Günther von der Informs GmbH präsentierte ein generisches Produktionsplanungstool, Felios, für den Mittelstand. Anhand von Beispielen zeigte er, wie leicht eine Produktionsplanung nach lokalen Prioritätsregeln Lösungen mit zu hoher Durchlaufzeit und zu geringer Termintreue liefert. Hingegen wird in der Praxis eine gute Datenqualität benötigt; so sind zum Beispiel die Wiederbeschaffungszeiten unsicher und können durch entsprechende Vorhersagemodelle verbessert werden und damit in Zusammenhang mit einem Optimierungswerkzeug praktisch umsetzbarere Lösungen liefern. 

Tim Schilling von der Hochschule Furtwangen präsentierte zum Abschluss seine Bachelorarbeit, für die er mehrere Mittelständler zum Thema gemischt-ganzzahliger Optimierung interviewt hatte. Er traf dazu Verantwortliche aus den Ebenen Produktion, Entwicklung und Werksleitung und fragte ihren Kenntnisstand ab. Keiner hatte bisher Optimierungsprojekte durchgeführt, konnte aber nach einer Einführung durch Beispielanwendungen, Anforderungen und eigene Anwendungen identifizieren.