Minimierung von Lagerabfällen

Dieses Beispiel zeigt ein Schnittmaterialoptimierungsmodell, das entwickelt wurde, um den Abfall beim Schneiden von Bewehrungsstäben aus geraden Rohteillängen zu minimieren. Das Modell nimmt die erforderlichen Stangenlängen und -mengen, vergleicht sie mit den verfügbaren Lagerlängen und ermittelt die Schnittmuster, die der Nachfrage gerecht werden und gleichzeitig den Verschnittabfall minimieren.

Um das Problem effizient zu lösen, verwenden wir einen sehr schnellen Mustergenerierungsalgorithmus, um alle möglichen Schnittmuster aufzuzählen, lösen zunächst die LP-Relaxierung, um eine schnelle Grenze und einen Startpunkt zu erhalten, und lösen dann das endgültige Modell als ganzzahliges Programm, sodass der empfohlene Schnittplan in der Praxis vollständig umsetzbar ist.

Im gezeigten Beispiel reduzierte das Modell den Abfall von etwa 6–8 % bei konventioneller Planung auf etwa 0,5 %. Das entspricht einer Reduzierung des Abfalls um ca. 85–94 %, was bei Projekten, bei denen große Mengen Bewehrungsstahl eingekauft und verarbeitet werden, einen erheblichen Unterschied machen kann.

Unter Kostengesichtspunkten hängt der Wert dieser Verbesserung direkt von den Stahlausgaben ab. Als Beispiel: Wenn ein Projekt Bewehrungsstäbe im Wert von 1 Million US-Dollar kauft, stellt der Abfall bei 6–8 % einen Materialverlust von etwa 60.000–80.000 US-Dollar dar, während der Abfall bei 0,5 % etwa 5.000 US-Dollar ausmacht. Das bedeutet eine Einsparung von etwa 55.000 bis 75.000 US-Dollar allein beim Stahl. Zusätzliche Einsparungen können auch durch die Reduzierung von Ausschusshandling, Transport, Lagerung und betrieblicher Nacharbeit erzielt werden. Die tatsächlichen Einsparungen variieren je nach Stahlpreisen, Beschaffungsmengen und Standortbedingungen.

Das Modell bietet eine praktische Möglichkeit, Schnittpläne in messbare kommerzielle Ergebnisse umzuwandeln. Anstatt sich auf manuelles Ausprobieren zu verlassen, werden Schnittkombinationen generiert, die die Materialausnutzung verbessern, vermeidbaren Abfall reduzieren und eine konsistentere Planung und Berichterstattung im gesamten Fertigungsablauf unterstützen.