3 Modellierung von Durchlaufzeiten mit Eilaufträgen
3.2 Wartezeit von Eilaufträgen
3.2.4 Wartezeit mit Konkurrenz am Einzelarbeitssystem
Befindet sich zum Zeitpunkt des Eintreffens eines Eilauftrags bereits ein anderer in der Warteschlange eines Arbeitssystems, so entsteht Konkurrenz zwischen Eilaufträgen, die Wartezeiten verlängern sich (vgl. Abb. 3.5).
Zunächst entspricht die Situation der im Abschnitt 3.2.2, in dem die Wartezeit oh-Wartezeit ZWj
WS (ZW > ZW)j
ZAUmax A
Arbeitssystem mit parallelen Maschinen
Einzelarbeitssystem
12778
ZW Wartezeit
maximale Auftragszeit ZAUmax
Wahrscheinlichkeit WS
A Auslastung
trags A1 abgeschlossen ist. Die Wartezeit von E1 besteht aus der Restbearbei-tungszeit von Auftrag A1. Nach der Zwischenankunftszeit ZAZE2 trifft zum Zeit-punkt TZUE2 ein zweiter Eilauftrag am Arbeitssystem ein.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Bearbeitung des Auftrags A1 noch nicht beendet, es entsteht Konkurrenz zwischen den Eilaufträgen E1 und E2. Die Modellierung der Wartezeit mit Konkurrenz beschränkt sich im Folgenden auf maximal zwei
Eil-Abb. 3-5: Berechnung der Wartezeit eines Eilauftrags mit Konkurrenz aufträge in der Warteschlange eines Arbeitssystems.
Die Wartezeit von E2 besteht zum einen aus der verbleibenden Restbearbeitungs-zeit von Auftrag A1. Es gilt:
ZAURest (TZUE2) = ZAURest (TZUE1) - ZAZE2 (3-11) ZAURest (T) : Restbearbeitungszeit zum Zeitpunkt T [Std]
TZUE1 : Zugangstermin Eilauftrag 1 [BKT]
ZAZE2 : Zwischenankunftszeit Eilauftrag 2 [Std]
Darüber hinaus muss der Eilauftrag E2 auf die Fertigstellung des Eilauftrags E1 warten, so dass für seine gesamte Wartezeit gilt:
ZWE2,mK = ZAURest (TZUE2) + ZAUE1 (3-12)
ZWE2,mK : Wartezeit Eilauftrag 2 mit Konkurrenz [Std]
ZAURest (T) : Restbearbeitungszeit zum Zeitpunkt T [Std]
TZUE2 : Zugangstermin Eilauftrag 2 [BKT]
ZAUE1 : Auftragszeit Eilauftrag 1 [Std]
Die Gleichungen 3-11 und 3-12 verdeutlichen, dass die Zwischenankunftszeit ZAZE2 die Wartezeit von E2 beeinflusst. Die Restbearbeitungszeit von Auftrag 1 variiert für verschiedene Zwischenankunftszeiten ZAZE2. Will man eine Wahr-scheinlichkeitsverteilung der Wartezeiten mit Konkurrenz berechnen, muss dies berücksichtigt werden. Die Zwischenankunftszeitverteilung der Eilaufträge wird dazu als bekannt vorausgesetzt, ohne jedoch eine bestimmte Verteilungsform an-zunehmen.
Ausgangspunkt ist die Wahrscheinlichkeitsverteilung der Restbearbeitungszeiten mit Konkurrenz ist die Verteilung der Auftragszeiten für alle Aufträge (siehe Abb.
3-6 links). Aus dieser wird für jede Zwischenankunftszeitklasse eine transformier-te Auftragszeitvertransformier-teilung ZAU* erzeugt (siehe. Abb. 3-6 rechts), indem alle Auf-tragszeiten um die definierte Zwischenankunftszeit reduziert und alle Aufträge, die kleiner als die Zwischenankunftszeit sind, nicht berücksichtigt werden. Die linke Bildhälfte zeigt die ursprüngliche Auftragszeitverteilung ZAU. Die rechte Bildhälfte zeigt die transformierte Auftragszeitverteilung ZAU* für eine Zwi-schenankunftszeit von zwei Stunden. Dabei fallen die ersten beiden Klassen der ursprünglichen Auftragszeitverteilung weg, die restliche Verteilung verschiebt
Abb. 3-6: Darstellung der transformierten Auftragszeitverteilung ZAU*
sich um zwei Klassen nach links. Die Verteilung der Restbearbeitungszeiten bis zum Bearbeitungsende des Auftrags A1 kann mit transformierten Auftragszeitver-teilungen für die verschiedenen Zwischenankunftszeiten analog zur Wartezeit oh-ne Konkurrenz berechoh-net werden, vgl. Abb. 3-7a und Formel 3-13.
Abb. 3-7: Ableitung der Wahrscheinlichkeiten von transformierten Restbearbeitungszeiten von Eilaufträgen mit Konkurrenz
Für jede Zwischenankunftszeit ZAZE2 wird zunächst eine transformierte Auftrags-zeitverteilung ZAU* erzeugt, so dass sich der im Bildteil a gezeigte Verlauf der transformierten Restbearbeitungszeit ergibt. Anschließend wird der Zeitanteil be-stimmt, in dem die transformierte Restbearbeitungszeit größer ist als eine
defi-0
relative Häufigkeit [%]
Auftragszeit ZAU [Std]
relative Häufigkeit [%]
transformierte Auftragszeit ZAU* [Std]
12772
a) Verlauf der transformierten Restbearbeitungszeit
ZAU*1 ZAU*2
ZWj ZAU*3 ZAU*4
b) Wahrscheinlichkeit für transformierte Restbearbeitungszeit
WS(ZAU>x)* Rest A
Zwischenankunftszeit ZAU*max
Zeitraum mit Restbearbeitungszeit Zeitraum ohne Restbearbeitungszeit
ZAU* transformierte Auftragszeit maximale transf. Auftragszeit
ZAU*max x definierte Restbearbeitungszeit
ZAU*Rest transformierte Restbearbeitungszeit A Auslastung
12769 ZAU*max
nierte Restbearbeitungszeit x. Der Wert wird ins Verhältnis zum Bezugszeitraum gesetzt.
Die Wahrscheinlichkeitsverteilung (siehe Abb. 3-7b) erreicht den Wert null früher als im Fall ohne Konkurrenz.
Im abgebildeten Beispiel wurde die gleiche Restbearbeitungszeit x gewählt wie im Fall ohne Konkurrenz. Die Wahrscheinlichkeit, dass die Wartezeit bis zum Be-arbeitungsende von A1 größer als x ist, ist kleiner als im Fall ohne Konkurrenz.
Grund hierfür ist wiederrum die Zwischenankunftszeit von E2.
Das Ergebnis von Formel 3-13 deckt die Wartezeit aus Restbearbeitung von Auf-trag A1 ab. Dies entspricht dem ersten Summand von Formel 3-12. Im Fall von Konkurrenz muss der Eilauftrag E2 zusätzlich die Auftragszeit von Eilauftrag E1 warten.
WS (ZAURest (T) > x) =
i=1
n max(ZAU*i - x;0)
i=1 n
ZAU*i
(3-13)
WS : Wahrscheinlichkeit [%]
ZAURest (T) : Restbearbeitungszeit zum Zeitpunkt T [Std]
TZUE1 : Zugangstermin Eilauftrag 1 [BKT]
ZAZE2 : Zwischenankunftszeit Eilauftrag 2 [Std]
x : definierte Restbearbeitungszeit j [Std]
ZAU*i : transformierte Auftragszeit Auftrag i [Std]
P : Untersuchungszeitraum [Std]
Um die gesamte Wartezeitverteilung zu bestimmen, die sich für die definierte Zwischenankunftszeit ZAZE2 ergibt, ist die Verteilung der relativen Wahrschein-lichkeiten der Wartezeit aus Restbearbeitung (siehe Abb. 3-8b, linke Seite) mit der Verteilung der Auftragszeiten der Eilaufträge mit einer Faltung statistisch zu ad-dieren.
Abb. 3-8: Darstellung der Restbearbeitungszeiten am Einzelarbeitssystem und der Auf-tragszeiten der Eilaufträge
Abb. 3-9: Häufigkeiten für Wartezeiten mit Konkurrenz als Ergebnis einer Faltung
ZWE2,mK,ZAZi = ZAURest (TZUE2) * ZAUE (3-14) ZWE2,mK,ZAZi : Wartezeit Eilauftrag 2 mit Konkurrenz bei Zwischenankunftszeit
i [Std]
ZAURest (T) : Restbearbeitungszeit zum Zeitpunkt T [Std]
TZUE2 : Zugangstermin Eilauftrag 2 [BKT]
ZAUE : Auftragszeit Eilaufträge [Std]
Die in Gleichung 3-14 beschriebene Wahrscheinlichkeitsverteilung der Wartezeit des Eilauftrags E2 mit Konkurrenz ist nur für die Zwischenankunftszeit ZAZi
gül-0
relative Häufigkeit [%]
Restbearbeitungszeiten Einzelarbeitssystem [Std]
relative Häufigkeit [%]
Auftragszeiten Eilaufträge [Std]
relative Häufigkeit [%]
Wartezeiten Eilaufträge mit Konkurrenz [Std]
12776
tig. Diese bestimmt die Wartezeit aus Restbearbeitung. Bei Konkurrenz von Eilaufträgen sind niedrige Wartezeiten selten bzw. kommen gar nicht vor, da in diesem Fall immer die Auftragszeit des ersten Eilauftrags Bestandteil der Warte-zeit ist.
Für unterschiedliche Zwischenankunftszeiten ergeben sich mit diesem Vorgehen unterschiedliche Wartezeitverteilungen. Um eine Wahrscheinlichkeitsverteilung der Wartezeit mit Konkurrenz über alle Zwischenankunftszeiten zu erhalten, ist es sinnvoll, die einzelnen Wahrscheinlichkeitsverteilungen danach zu gewichten, wie häufig ihre zugrunde liegende Zwischenankunftszeit Konkurrenz zwischen Eilauf-trägen auslöst. Damit wird die Ursache für erhöhte Wartezeiten von EilaufEilauf-trägen mit Konkurrenz berücksichtigt
Allgemein gilt:
WS (ZWE,mK> ZWj) =
j=1
n (WS (ZWE,mK,ZAZj > ZWj) • WSKoK,ZAZj)
j=1 n
WSKoK,ZAZj
(3-15)
WS : Wahrscheinlichkeit [%]
ZWE,mK : Wartezeit Eilauftrag mit Konkurrenz [Std]
ZWj : definierte Wartezeit j [Std]
ZWE,mK,ZAZj : Wartezeit Eilauftrag mit Konkurrenz bei Zwischenankunftszeit j [Std]
WSKoK,ZAZj : Wahrscheinlichkeit für Konkurrenz ohne vorherige Konkurrenz bei Zwischenankunftszeit j [%]
Das Ergebnis ist eine Wahrscheinlichkeitsverteilung der Wartezeiten mit Konkur-renz für Eilaufträge. Die Wahrscheinlichkeiten für KonkurKonkur-renz, mit denen die ein-zelnen Wahrscheinlichkeitsverteilungen der Wartezeit gewichtet werden, sind an dieser Stelle noch nicht modelliert. Sie sind ein Vorgriff auf die Abschnitte 3.3.1 und 3.3.2.
3.2.5 Wartezeit mit Konkurrenz am Arbeitssystem mit parallelen