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Dynamische Produktionsplanung in chemischen Produktionsprozessen durch stochastische Programmierung

 

Wie erwähnt, stellt die zweistufige stochastische Optimierung einen guten Kompromiss zwischen der Genauigkeit der Modellierung und dem resultierenden numerischen Aufwand zur Lösung von Produktionssteuerungsproblemen unter Unsicherheit dar. Allerdings ist der numerische Aufwand sehr hoch: Bei Verwendung einer Stufendekomposition [TS+07] steigt die Rechenzeit im Wesentlichen linear mit der Zahl der Szenarien, die allerdings, wenn mehrere Unsicherheiten auftreten und längere Horizonte verwendet werden, rasch anwächst. In [CE10] wurde erstmals die zweistufige stochastische Programmierung auf ein dynamisches Planungsproblem in einer Polymerproduktion angewendet. Eine wichtige Fragestellung bei der Anwendung auf bewegten Horizonten ist die Berücksichtigung von Randeffekten am Ende des Horizonts. In diesem Dissertationsprojekt soll zum einen die Formulierung von zweistufigen Scheduling-Problemen auf bewegten Horizonten im Hinblick auf den Trade-off zwischen Genauigkeit der Abbildung des Entscheidungsproblems und Rechenaufwand untersucht werden und zum anderen analysiert werden, wann ein wesentlicher Gewinn durch die zweistufige Formulierung erwartet werden kann. Algorithmisch sollen Initialisierungs- und Warmstartstrategien untersucht werden (vgl. [TE11]).

 

[TS+07]
J. Till, G. Sand, M. Urselmann, S. Engell: A Hybrid Evolutionary Algorithm for Solving Two-stage Stochastic Integer Programs in Chemical Batch Scheduling. Computers & Chemical Engineering 31 (2007) 630-647

[CE10]
J. Cui, S. Engell. Medium-term Planning of a Multiproduct Batch Plant under Evolving Multi-period Multi-uncertainty by Means of a Moving Horizon Strategy. Computers and Chemical Engineering 34, 2010, 598-619.

[TE11]
T.Tometzki, S.Engell: Systematic Initialization Techniques for Hybrid Evolutionary Algorithms for Solving Two-Stage Stochastic Mixed-Integer Programs. IEEE Transactions on Evolutionary Computation 15 (2), 196-214.



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Kontakt

Prof. Dr.-Ing. Sebastian Engell
Systemdynamik und Prozessführung

Telefon: 0231 755-5126
Fax: 0231 755-5129

Prof. Dr. Rüdiger Schultz
Diskrete Mathematik und Optimierung