Gozintograph: Unterschied zwischen den Versionen

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Ein '''Gozintograph''' (von engl. *goes into* = „geht hinein“) ist ein gerichteter Graph, der die Zerlegung eines Endprodukts in seine Einzelteile oder Komponenten beschreibt.   
Ein '''Gozintograph''' (von engl. ''goes into'' = „geht hinein“) ist ein gerichteter Graph, der die Zerlegung eines Endprodukts in seine Einzelteile oder Komponenten beschreibt.   
Jede Kante stellt dabei eine „Gozinto“-Beziehung dar: Sie zeigt von einer Komponente (Teil) auf das Produkt, in das sie eingeht. Der Gozintograph ist ein zentrales Hilfsmittel in der Produktionsplanung und Stücklistenverwaltung.
Jede Kante stellt dabei eine „Gozinto“-Beziehung dar: Sie zeigt von einer Komponente auf das Produkt, in das sie eingeht. Der Gozintograph ist ein zentrales Hilfsmittel in der Produktionsplanung und Stücklistenverwaltung.


== Definition ==
== Definition ==
Ein Gozintograph ist ein gerichteter, azyklischer Graph \( G = (V, E) \), wobei:
* \( V \) die Menge der Knoten darstellt (Produkte oder Teile),
* \( E \subseteq V \times V \) die gerichteten Kanten darstellt, welche „geht-in“-Beziehungen symbolisieren.


Eine Kante \( (v_i, v_j, a_{ij}) \) mit der Beschriftung \( a_{ij} \) zeigt an, dass zur Herstellung eines Teils \( v_j \) genau \( a_{ij} \) Einheiten von Teil \( v_i \) benötigt werden.
Ein Gozintograph ist ein gerichteter, azyklischer Graph
 
:<math>G=(V,E)</math>
 
mit:
* <math>V</math> als Menge der Knoten (Produkte oder Komponenten),
* <math>E \subseteq V \times V</math> als Menge der gerichteten Kanten.
 
Zusätzlich besitzt jede Kante ein Gewicht <math>a_{ij} \in \mathbb{N}</math>. 
Eine Kante <math>(v_i,v_j)\in E</math> mit Gewicht <math>a_{ij}</math> bedeutet, dass zur Herstellung des Produkts <math>v_j</math> genau <math>a_{ij}</math> Einheiten der Komponente <math>v_i</math> benötigt werden.
 
Da rekursive Stücklisten ausgeschlossen werden, enthält ein Gozintograph keine Zyklen.


== Zusammenhang zu Matrizen ==
== Zusammenhang zu Matrizen ==
Die Informationen eines Gozintographen lassen sich in einer sogenannten '''Gozintomatrix''' darstellen. 
Diese ist eine Matrix \( A = (a_{ij}) \), bei der das Element \( a_{ij} \) die Anzahl der Einheiten von Komponente \( i \) angibt, die für die Herstellung von Produkt \( j \) benötigt wird. 
In der Produktionsplanung kann die benötigte Gesamtmenge aller Einzelteile über die Gleichung


\[ \mathbf{x} = (I - A)^{-1} \mathbf{y} \]
Die Informationen eines Gozintographen lassen sich in einer sogenannten '''Gozintomatrix''' darstellen.
 
Dies ist eine Matrix
 
:<math>A=(a_{ij})</math>
 
bei der das Element <math>a_{ij}</math> die Anzahl der Einheiten der Komponente <math>i</math> angibt, die unmittelbar zur Herstellung des Produkts <math>j</math> benötigt werden.


bestimmt werden, wobei \( \mathbf{y} \) den Vektor der Endprodukte und \( \mathbf{x} \) den Vektor der benötigten Teilemengen beschreibt.
Unter der Voraussetzung, dass der Gozintograph zyklusfrei ist und <math>I-A</math> invertierbar ist, kann der Gesamtbedarf aller Komponenten über die Gleichung
 
:<math>
\mathbf{x}=(I-A)^{-1}\mathbf{y}
</math>
 
bestimmt werden, wobei:
* <math>\mathbf{y}</math> den Vektor der Endprodukte,
* <math>\mathbf{x}</math> den Vektor der insgesamt benötigten Komponentenmengen
 
beschreibt.
 
== Beispiele ==


==Beispiele==
=== Produktion eines Produkts aus Einzelteilen ===
=== Produktion eines Produkts aus Einzelteilen ===


Im folgenden Beispiel werden fünf Bauteile \( B_1, B_2, B_3, B_4, B_5 \) aus vier Einzelteilen \( E_1, E_2, E_3, E_4 \) gefertigt.   
Im folgenden Beispiel werden fünf Bauteile <math>B_1,B_2,B_3,B_4,B_5</math> aus vier Einzelteilen <math>E_1,E_2,E_3,E_4</math> gefertigt.   
Die Pfeile zeigen, welche Einzelteile in welches Bauteil eingehen. Die Zahlen an den Pfeilen geben die Stückzahl an.
Die Pfeile zeigen, welche Einzelteile in welches Bauteil eingehen. Die Zahlen an den Pfeilen geben die benötigte Stückzahl an.
 
<html>
<html>
<div id="gozinto_small" style="width:95vw; max-width:1000px; height:70vw; max-height:600px; margin-top:20px;"></div>
<style>
<script src="https://jsxgraph.org/distrib/jsxgraphcore.js"></script>
  .gozinto-wrap {
    width:95vw;
    height:50vw;
    max-width:1100px;
    max-height:450px;
    border:0;
    margin:0;
    padding:0;
  }
 
  svg {
    width:100%;
    height:100%;
    touch-action:none;
    user-select:none;
    background:white;
  }
 
  .node-rect {
    fill:#3498db;
    stroke:#1f4e78;
    stroke-width:2;
    cursor:grab;
  }
 
  .node-text, .count-text {
    font-family:sans-serif;
    font-size:14px;
    fill:#000;
    pointer-events:none;
  }
 
  .edge-line {
    stroke:#000;
    stroke-width:2;
    fill:none;
  }
 
  .edge-arrow {
    fill:#000;
  }
 
  .count-circle {
    fill:#fff;
    stroke:#000;
    stroke-width:1.5;
  }
</style>
 
<div class="gozinto-wrap">
<svg id="gozinto_svg_2"
    viewBox="0 0 1200 450"
    preserveAspectRatio="xMinYMin meet">
</svg>
</div>
 
<script>
<script>
var brd = JXG.JSXGraph.initBoard('gozinto', {
(function(){
    boundingbox: [-1, 10, 15, -1],
    axis: false,
    showNavigation: false
});


// -------------------------------------------------------------
const svg=document.getElementById("gozinto_svg_2");
// Hilfsfunktion: Rechteck als Polygon aus 4 Punkten erzeugen
// -------------------------------------------------------------
function createRect(x,y,w,h,labelText) {
    let p1 = brd.create('point', [x, y],      {visible:false, fixed:false});
    let p2 = brd.create('point', [x+w, y],    {visible:false, fixed:false});
    let p3 = brd.create('point', [x+w, y-h],  {visible:false, fixed:false});
    let p4 = brd.create('point', [x, y-h],    {visible:false, fixed:false});


    let poly = brd.create('polygon', [p1,p2,p3,p4], {
const scale=100;
        fillColor:'#3498db',
const yOffset=0;
        fillOpacity:0.8,
const xOffsetGlobal=120;
        borders:{strokeWidth:2, strokeColor:'#1f4e78'},
        hasInnerPoints:true
    });


    let label = brd.create('text',
function svgEl(name,attrs){
        [ ()=>(p1.X()+p3.X())/2,
  const el=document.createElementNS("http://www.w3.org/2000/svg",name);
          ()=>(p1.Y()+p3.Y())/2,
  for(const k in (attrs||{})) el.setAttribute(k,attrs[k]);
          labelText ],
  return el;
        {anchorX:'middle', anchorY:'middle', strokeColor:'black', fontSize:14}
}
    );


    return {p1:p1,p2:p2,p3:p3,p4:p4,centerX:()=> (p1.X()+p3.X())/2, centerY:()=> (p1.Y()+p3.Y())/2};
function getSVGcoords(evt){
  const pt=svg.createSVGPoint();
  pt.x=evt.clientX;
  pt.y=evt.clientY;
  return pt.matrixTransform(svg.getScreenCTM().inverse());
}
}


// -------------------------------------------------------------
function createNode(id,cx,cy,w,h,label){
// Hilfsfunktion: Kreis-Knoten mit Punkt + Beschriftung
 
// -------------------------------------------------------------
  cx+=xOffsetGlobal/scale;
function createCircleNode(x,y,labelText){
 
    let p = brd.create('point', [x,y], {visible:false});
  const g=svgEl("g",{"data-id":id});
     let c = brd.create('circle', [p, 0.35], {
 
        strokeColor:'black',
  const rect=svgEl("rect",{
        fillColor:'white',
    class:"node-rect",
        fillOpacity:1
    x:(cx-w/2)*scale,
     });
    y:(cy-h/2)*scale+yOffset,
    width:w*scale,
    height:h*scale,
    rx:6,
    ry:6
  });
 
  const text=svgEl("text",{
    class:"node-text",
    x:cx*scale,
    y:cy*scale+yOffset,
    "text-anchor":"middle",
    "dominant-baseline":"middle"
  });
 
  text.textContent=label;
 
  g.appendChild(rect);
  g.appendChild(text);
 
  svg.appendChild(g);
 
  const node={id,cx,cy,w,h,rect,text,g};
 
  let dragging=false,start={};
 
  rect.addEventListener("pointerdown",e=>{
    rect.setPointerCapture(e.pointerId);
    dragging=true;
 
    const p=getSVGcoords(e);
 
    start={
      px:p.x,
      py:p.y,
      cx:node.cx,
      cy:node.cy
    };
  });
 
  rect.addEventListener("pointermove",e=>{
 
    if(!dragging) return;
 
    const p=getSVGcoords(e);
 
     node.cx=start.cx+(p.x-start.px)/scale;
    node.cy=start.cy+(p.y-start.py)/scale;
 
    updateNode(node);
    updateAllEdges();
  });
 
  rect.addEventListener("pointerup",e=>{
    dragging=false;
     rect.releasePointerCapture(e.pointerId);
  });
 
  return node;
}


    let t = brd.create('text',[()=>p.X(), ()=>p.Y(), labelText],
function updateNode(n){
        {anchorX:'middle', anchorY:'middle', fontSize:12, strokeColor:'black'}
  n.rect.setAttribute("x",(n.cx-n.w/2)*scale);
    );
  n.rect.setAttribute("y",(n.cy-n.h/2)*scale+yOffset);


    return p;
  n.text.setAttribute("x",n.cx*scale);
  n.text.setAttribute("y",n.cy*scale+yOffset);
}
}


// -------------------------------------------------------------
function intersectRectBorder(node,tx,ty){
// Linien erstellen, die immer verbunden bleiben
 
// -------------------------------------------------------------
  const cx=node.cx;
function connect(A, B, arrow){
  const cy=node.cy;
     if(arrow){
 
        return brd.create('arrow', [A, B], {strokeWidth:2});
  const w2=node.w/2;
    }
  const h2=node.h/2;
    return brd.create('line', [A, B], {
 
        straightFirst:false, straightLast:false, strokeWidth:2
  const dx=tx-cx;
    });
  const dy=ty-cy;
 
  let pts=[];
 
  if(Math.abs(dx)>1e-9){
 
    let t1=(-w2)/dx;
    let y1=cy+t1*dy;
 
    if(t1>0 && y1>=cy-h2 && y1<=cy+h2)
      pts.push({x:cx-w2,y:y1,t:t1});
 
    let t2=(w2)/dx;
    let y2=cy+t2*dy;
 
    if(t2>0 && y2>=cy-h2 && y2<=cy+h2)
      pts.push({x:cx+w2,y:y2,t:t2});
  }
 
  if(Math.abs(dy)>1e-9){
 
    let t3=(-h2)/dy;
    let x3=cx+t3*dx;
 
    if(t3>0 && x3>=cx-w2 && x3<=cx+w2)
      pts.push({x:x3,y:cy-h2,t:t3});
 
    let t4=(h2)/dy;
    let x4=cx+t4*dx;
 
     if(t4>0 && x4>=cx-w2 && x4<=cx+w2)
      pts.push({x:x4,y:cy+h2,t:t4});
  }
 
  pts.sort((a,b)=>a.t-b.t);
 
  return pts[0]||{x:cx,y:cy};
}
}


// -------------------------------------------------------------
function pointOnCircle(cx,cy,R,tx,ty){
// Rechtecke für EINZELTEILE (oben)
 
// -------------------------------------------------------------
  const dx=tx-cx;
let E1 = createRect(0,8,2,1,'E1');
  const dy=ty-cy;
let E2 = createRect(3,8,2,1,'E2');
 
let E3 = createRect(6,8,2,1,'E3');
  const d=Math.sqrt(dx*dx+dy*dy);
let E4 = createRect(9,8,2,1,'E4');


// -------------------------------------------------------------
  if(d<1e-9) return {x:cx,y:cy};
// Rechtecke für BAUTEILE (unten)
// -------------------------------------------------------------
let B1 = createRect(0.5,3,2,1,'B1');
let B2 = createRect(3.5,3,2,1,'B2');
let B3 = createRect(6.5,3,2,1,'B3');
let B4 = createRect(9.5,3,2,1,'B4');
let B5 = createRect(12.5,3,2,1,'B5');


// -------------------------------------------------------------
  return {
// Beispielkanten (wie von dir definiert)
    x:cx+R*dx/d,
// Struktur:  E → Kreis → B
    y:cy+R*dy/d
// -------------------------------------------------------------
  };
}


function makeConnection(E, B, amount, yMid){
function makeArrowHead(x,y,ux,uy,size){
    let cx = ()=> (E.centerX() + B.centerX())/2;
    let cy = yMid;


    let circlePoint = createCircleNode( cx(), cy, amount );
  let px=-uy;
  let py=ux;


    connect( [()=>E.centerX(), ()=>E.centerY()-0.5], circlePoint, false );
  return `M ${x} ${y}
    connect( circlePoint, [()=>B.centerX(), ()=>B.centerY()+0.5], true );
          L ${x-ux*size+px*size*0.5} ${y-uy*size+py*size*0.5}
          L ${x-ux*size-px*size*0.5} ${y-uy*size-py*size*0.5} Z`;
}
}


// B1: E1 & E2
const edges=[];
makeConnection(E1, B1, "2", 6);
 
makeConnection(E2, B1, "1", 6);
function makeConnection(fromNode,toNode,amount,yMid,xOffset){


// B2: E1 & E2
  const g=svgEl("g",{});
makeConnection(E1, B2, "2", 6);
makeConnection(E2, B2, "1", 6);


// B3: E1 & E2 & E3
  const lineA=svgEl("path",{class:"edge-line"});
makeConnection(E1, B3, "1", 6);
  const lineB=svgEl("path",{class:"edge-line"});
makeConnection(E2, B3, "1", 6);
  const circle=svgEl("circle",{class:"count-circle"});
makeConnection(E3, B3, "1", 6);
  const text=svgEl("text",{class:"count-text"});
  const arrow=svgEl("path",{class:"edge-arrow"});


// B4: E1 & E3 & E4
  text.textContent=amount;
makeConnection(E1, B4, "2", 6);
makeConnection(E3, B4, "1", 6);
makeConnection(E4, B4, "1", 6);


// B5: E1 & E4
  g.appendChild(lineA);
makeConnection(E1, B5, "1", 6);
  g.appendChild(lineB);
makeConnection(E4, B5, "2", 6);
  g.appendChild(circle);
  g.appendChild(text);
  g.appendChild(arrow);


</script>
  svg.appendChild(g);
</html>
 
  let e={
    fromNode,
    toNode,
    amount,
    yMid,
    xOffset,
    circle,
    text,
    lineA,
    lineB,
    arrow
  };


== Beispiel 2: Rezeptstruktur eines Gerichts ==
  edges.push(e);
<html>
<div id="gozinto2" style="width:90vw; max-width:700px; height:60vw; max-height:500px; margin-top:20px;"></div>
<script>
var brd2 = JXG.JSXGraph.initBoard('gozinto2', {
    boundingbox: [-1, 8, 10, -1],
    axis: false,
    showNavigation: false,
    showCopyright: false
});


function box2(x1,y1,x2,y2,text){
  updateEdge(e);
    var poly = brd2.create('polygon',[[x1,y1],[x2,y1],[x2,y2],[x1,y2]],{
        fillColor:'#3498db',fillOpacity:0.8,vertices:{visible:false},
        borders:{strokeColor:'#1f4e78',strokeWidth:2}
    });
    brd2.create('text',[(x1+x2)/2,(y1+y2)/2,text],
        {anchorX:'middle',anchorY:'middle',strokeColor:'white',fontSize:14});
    return poly;
}
}


// Zutaten
function updateEdge(e){
var M=box2(0,6,1.5,7,'Mehl');
 
var W=box2(2,6,3.5,7,'Wasser');
  const cx=(e.fromNode.cx+e.toNode.cx)/2+(e.xOffset||0);
var H=box2(4,6,5.5,7,'Hefe');
  const cy=e.yMid;
var T=box2(2,3.5,3.5,4.5,'Teig');
  const R=0.14;
var S=box2(5,3.5,6.5,4.5,'Soße');
 
var P=box2(3,1,4.5,2,'Pizza');
  const pF=intersectRectBorder(e.fromNode,cx,cy);
  const pT=intersectRectBorder(e.toNode,cx,cy);
 
  const pCircleIn=pointOnCircle(cx,cy,R,pF.x,pF.y);
  const pCircleOut=pointOnCircle(cx,cy,R,pT.x,pT.y);
 
  const px=p=>[p.x*scale,p.y*scale+yOffset];
 
  const F=px(pF);
  const Ci=px(pCircleIn);
  const Co=px(pCircleOut);
  const T=px(pT);
 
  e.lineA.setAttribute("d",`M ${F[0]} ${F[1]} L ${Ci[0]} ${Ci[1]}`);
  e.lineB.setAttribute("d",`M ${Co[0]} ${Co[1]} L ${T[0]} ${T[1]}`);
 
  e.circle.setAttribute("cx",cx*scale);
  e.circle.setAttribute("cy",cy*scale+yOffset);
  e.circle.setAttribute("r",R*scale);
 
  e.text.setAttribute("x",cx*scale-5);
  e.text.setAttribute("y",cy*scale+yOffset+5);
 
  let ux=T[0]-Co[0];
  let uy=T[1]-Co[1];


// Pfeile mit Kreisen
  let L=Math.sqrt(ux*ux+uy*uy);
function edge2(from,to,label){
 
    var midX=(from[0]+to[0])/2;
  if(L<1e-6) L=1;
    var midY=(from[1]+to[1])/2;
 
    var dirX=(to[0]-from[0]);
  ux/=L;
    var dirY=(to[1]-from[1]);
  uy/=L;
    var len=Math.sqrt(dirX*dirX+dirY*dirY);
 
    var ux=dirX/len, uy=dirY/len;
  e.arrow.setAttribute("d",makeArrowHead(T[0],T[1],ux,uy,10));
    var gap=0.3;
}
    var p1=[midX-ux*gap, midY-uy*gap];
 
    var p2=[midX+ux*gap, midY+uy*gap];
function updateAllEdges(){
    brd2.create('arrow',[from,p1],{strokeColor:'#000',strokeWidth:1.5});
  edges.forEach(updateEdge);
    brd2.create('arrow',[p2,to],{strokeColor:'#000',strokeWidth:1.5});
    brd2.create('circle',[ [midX,midY],0.2 ],{fillColor:'white',strokeColor:'black'});
    brd2.create('text',[midX,midY,label],{anchorX:'middle',anchorY:'middle',fontSize:11});
}
}


// Beziehungen
const nodes={};
edge2([0.75,6],[2.75,4.5],'2'); // Mehl->Teig
 
edge2([2.75,6],[2.75,4.5],'1'); // Wasser->Teig
nodes.E1=createNode("E1",0,0.5,1.0,0.5,"E1");
edge2([4.75,6],[2.75,4.5],'0.5'); // Hefe->Teig
nodes.E2=createNode("E2",2.5,0.5,1.0,0.5,"E2");
nodes.E3=createNode("E3",5.0,0.5,1.0,0.5,"E3");
nodes.E4=createNode("E4",7.5,0.5,1.0,0.5,"E4");
 
nodes.B1=createNode("B1",0.75,4.5,1.0,0.5,"B1");
nodes.B2=createNode("B2",2.5,4.5,1.0,0.5,"B2");
nodes.B3=createNode("B3",5.0,4.5,1.0,0.5,"B3");
nodes.B4=createNode("B4",7.5,4.5,1.0,0.5,"B4");
nodes.B5=createNode("B5",10,4.5,1.0,0.5,"B5");
 
makeConnection(nodes.E1,nodes.B1,"2",2.2,-0.2);
makeConnection(nodes.E2,nodes.B1,"1",2.2,0.2);
 
makeConnection(nodes.E1,nodes.B2,"2",2.2,-0.2);
makeConnection(nodes.E2,nodes.B2,"1",2.2,0.2);
 
makeConnection(nodes.E1,nodes.B3,"1",2.2,-0.25);
makeConnection(nodes.E2,nodes.B3,"1",2.2,0.0);
makeConnection(nodes.E3,nodes.B3,"1",2.2,0.25);
 
makeConnection(nodes.E1,nodes.B4,"2",2.2,-0.3);
makeConnection(nodes.E3,nodes.B4,"1",2.2,0.0);
makeConnection(nodes.E4,nodes.B4,"1",2.2,0.3);
 
makeConnection(nodes.E1,nodes.B5,"1",2.2,-0.2);
makeConnection(nodes.E4,nodes.B5,"2",2.2,0.2);
 
updateAllEdges();


edge2([2.75,4.5],[3.75,2],'1'); // Teig->Pizza
})();
edge2([5.75,4.5],[3.75,2],'1'); // Soße->Pizza
</script>
</script>
</html>
</html>


=== Rezeptstruktur eines Gerichts ===
Die Gozintomatrix zum oberen Gozintographen kann aus folgender Tabelle abgeleitet werden:
Im nächsten Beispiel wird der Gozintograph genutzt, um die Zutatenstruktur eines Rezepts zu zeigen. 
 
Das Endprodukt „Pizza“ besteht aus mehreren Zwischenprodukten („Teig“, „Soße“) und Basiszutaten. 
{| class="wikitable"
Auch hier zeigen Pfeile mit Zahlen, welche Mengen von Zutaten in die jeweiligen Komponenten eingehen.
! !! B1 !! B2 !! B3 !! B4 !! B5
|-
| '''E1''' || 2 || 2 || 1 || 2 || 1
|-
| '''E2''' || 1 || 1 || 1 || 0 || 0
|-
| '''E3''' || 0 || 0 || 1 || 1 || 0
|-
| '''E4''' || 0 || 0 || 0 || 1 || 2
|}
 
und ist durch


:<math>
A=
\begin{pmatrix}
2 & 2 & 1 & 2 & 1 \\
1 & 1 & 1 & 0 & 0 \\
0 & 0 & 1 & 1 & 0 \\
0 & 0 & 0 & 1 & 2
\end{pmatrix}
</math>
gegeben.
=== Produktion von Spielwaren aus Rohstoffen über Zwischenprodukte ===
Ein Spielwarenhersteller produziert aus drei Rohstoffen <math>R_1,R_2,R_3</math> zunächst die beiden Zwischenprodukte <math>Z_1,Z_2</math>, aus denen anschließend die drei Endprodukte <math>E_1,E_2,E_3</math> gefertigt werden.
Die Pfeile im Gozintographen geben an, wie viele Mengeneinheiten eines Materials zur Produktion einer Mengeneinheit des entstehenden Produkts benötigt werden.
<!-- GOZINTOGRAPH: Rohstoffe → Zwischenprodukte → Endprodukte -->
<html>
<html>
<div id="gozinto2" style="width:90vw; max-width:600px; height:60vw; max-height:500px; margin-top:20px;"></div>
<style>
  .gozinto-wrap2 {
    width:95vw;
    height:70vw;
    max-width:1200px;
    max-height:800px;
    border:0;
    margin:0;
    padding:0;
  }
 
  .gozinto-wrap2 svg {
    width:100%;
    height:100%;
    touch-action:none;
    user-select:none;
    background:white;
  }
 
  .node-rect {
    fill:#3498db;
    stroke:#1f4e78;
    stroke-width:2;
    cursor:grab;
  }
 
  .node-text,
  .count-text {
    font-family:sans-serif;
    font-size:14px;
    fill:#000;
    pointer-events:none;
  }
 
  .edge-line {
    stroke:#000;
    stroke-width:2;
    fill:none;
  }
 
  .edge-arrow {
    fill:#000;
  }
 
  .count-circle {
    fill:#fff;
    stroke:#000;
    stroke-width:1.5;
  }
</style>
 
<div class="gozinto-wrap2">
<svg id="gozinto_svg"
    viewBox="0 0 1180 640"
    preserveAspectRatio="xMinYMin meet">
</svg>
</div>
 
<script>
<script>
var brd2 = JXG.JSXGraph.initBoard('gozinto2', {
(function(){
     boundingbox: [-1, 8, 10, -1],
 
     axis: false,
  const svg = document.getElementById("gozinto_svg");
     showCopyright: false,
 
     showNavigation: false
  const scale = 100;
});
  const yOffset = 0;
  const xOffsetGlobal = 120;
 
  function svgEl(name, attrs){
    const el = document.createElementNS("http://www.w3.org/2000/svg", name);
 
    for(const k in (attrs||{}))
      el.setAttribute(k, attrs[k]);
 
    return el;
  }
 
  function getSVGcoords(evt){
    const pt = svg.createSVGPoint();
 
    pt.x = evt.clientX;
    pt.y = evt.clientY;
 
    return pt.matrixTransform(svg.getScreenCTM().inverse());
  }
 
  // -------------------------------------------------
  // NODE
  // -------------------------------------------------
 
  function createNode(id, cx, cy, w, h, label){
 
    cx += xOffsetGlobal / scale;
 
    const g = svgEl("g", {"data-id":id});
 
    const rect = svgEl("rect", {
      class:"node-rect",
      x:(cx-w/2)*scale,
      y:(cy-h/2)*scale + yOffset,
      width:w*scale,
      height:h*scale,
      rx:6,
      ry:6
    });
 
    const text = svgEl("text", {
      class:"node-text",
      x:cx*scale,
      y:cy*scale+yOffset,
      "text-anchor":"middle",
      "dominant-baseline":"middle"
    });
 
    text.textContent = label;
 
    g.appendChild(rect);
    g.appendChild(text);
 
    svg.appendChild(g);
 
    const node = {id,cx,cy,w,h,rect,text,g};
 
    // Dragging
 
    let dragging=false,start={};
 
     rect.addEventListener("pointerdown", e=>{
 
      rect.setPointerCapture(e.pointerId);
 
      dragging=true;
 
      const p=getSVGcoords(e);
 
      start={
        px:p.x,
        py:p.y,
        cx:node.cx,
        cy:node.cy
      };
    });
 
    rect.addEventListener("pointermove", e=>{
 
      if(!dragging) return;
 
      const p=getSVGcoords(e);
 
      node.cx=start.cx+(p.x-start.px)/scale;
      node.cy=start.cy+(p.y-start.py)/scale;
 
      updateNode(node);
      updateAllEdges();
    });
 
    rect.addEventListener("pointerup", e=>{
 
      dragging=false;
 
      rect.releasePointerCapture(e.pointerId);
    });
 
    return node;
  }
 
  function updateNode(n){
 
    n.rect.setAttribute("x",(n.cx-n.w/2)*scale);
    n.rect.setAttribute("y",(n.cy-n.h/2)*scale+yOffset);
 
    n.text.setAttribute("x",n.cx*scale);
    n.text.setAttribute("y",n.cy*scale+yOffset);
  }
 
  // -------------------------------------------------
  // GEOMETRIE
  // -------------------------------------------------
 
  function intersectRectBorder(node, tx, ty){
 
    const cx=node.cx;
    const cy=node.cy;
 
    const w2=node.w/2;
    const h2=node.h/2;
 
    const dx=tx-cx;
    const dy=ty-cy;
 
    let pts=[];
 
    if(Math.abs(dx)>1e-9){
 
      let t1=(-w2)/dx;
      let y1=cy+t1*dy;
 
      if(t1>0 && y1>=cy-h2 && y1<=cy+h2)
        pts.push({x:cx-w2,y:y1,t:t1});
 
      let t2=(w2)/dx;
      let y2=cy+t2*dy;
 
      if(t2>0 && y2>=cy-h2 && y2<=cy+h2)
        pts.push({x:cx+w2,y:y2,t:t2});
    }
 
    if(Math.abs(dy)>1e-9){
 
      let t3=(-h2)/dy;
      let x3=cx+t3*dx;
 
      if(t3>0 && x3>=cx-w2 && x3<=cx+w2)
        pts.push({x:x3,y:cy-h2,t:t3});
 
      let t4=(h2)/dy;
      let x4=cx+t4*dx;
 
      if(t4>0 && x4>=cx-w2 && x4<=cx+w2)
        pts.push({x:x4,y:cy+h2,t:t4});
    }
 
    pts.sort((a,b)=>a.t-b.t);
 
    return pts[0] || {x:cx,y:cy};
  }
 
  function pointOnCircle(cx,cy,R,tx,ty){
 
    const dx=tx-cx;
    const dy=ty-cy;
 
    const d=Math.sqrt(dx*dx+dy*dy);
 
    if(d<1e-9) return {x:cx,y:cy};
 
     return {
      x:cx+R*dx/d,
      y:cy+R*dy/d
    };
  }
 
  function makeArrowHead(x,y,ux,uy,size){
 
    let px=-uy;
    let py=ux;
 
    return `M ${x} ${y}
            L ${x-ux*size+px*size*0.5} ${y-uy*size+py*size*0.5}
            L ${x-ux*size-px*size*0.5} ${y-uy*size-py*size*0.5} Z`;
  }
 
  // -------------------------------------------------
  // KANTEN
  // -------------------------------------------------
 
  const edges=[];
 
  function makeConnection(fromNode,toNode,amount,yMid,xOffset){
 
    const g=svgEl("g",{});
 
     const lineA=svgEl("path",{class:"edge-line"});
    const lineB=svgEl("path",{class:"edge-line"});
 
     const circle=svgEl("circle",{
      class:"count-circle"
    });


function box2(x1,y1,x2,y2,color){
     const text=svgEl("text",{
     return brd2.create('polygon',[[x1,y1],[x2,y1],[x2,y2],[x1,y2]],{
      class:"count-text"
        fillColor:color,fillOpacity:0.8,vertices:{visible:false},borders:{strokeColor:'#333'}
     });
     });
}


var M1=box2(0,6,1,7,'#e67e22'); // Mehl
    const arrow=svgEl("path",{
var W1=box2(2,6,3,7,'#e67e22'); // Wasser
      class:"edge-arrow"
var H1=box2(4,6,5,7,'#e67e22'); // Hefe
    });
var T1=box2(1,3,2,4,'#3498db'); // Teig
 
var T2=box2(5,3,6,4,'#3498db'); // Soße
    text.textContent=amount;
var T3=box2(3,1,4,2,'#2ecc71'); // Pizza
 
    g.appendChild(lineA);
    g.appendChild(lineB);
    g.appendChild(circle);
    g.appendChild(text);
    g.appendChild(arrow);
 
    svg.appendChild(g);
 
    let e={
      fromNode,
      toNode,
      amount,
      yMid,
      xOffset,
      circle,
      text,
      lineA,
      lineB,
      arrow
    };
 
    edges.push(e);
 
    updateEdge(e);
  }
 
  function updateEdge(e){
 
    const cx=(e.fromNode.cx+e.toNode.cx)/2+(e.xOffset||0);
    const cy=e.yMid;
 
    const R=0.14;
 
    const pF=intersectRectBorder(e.fromNode,cx,cy);
    const pT=intersectRectBorder(e.toNode,cx,cy);
 
    const pCircleIn=pointOnCircle(cx,cy,R,pF.x,pF.y);
    const pCircleOut=pointOnCircle(cx,cy,R,pT.x,pT.y);
 
    const px=p=>[p.x*scale,p.y*scale+yOffset];
 
    const F=px(pF);
    const Ci=px(pCircleIn);
    const Co=px(pCircleOut);
    const T=px(pT);
 
    e.lineA.setAttribute(
      "d",
      `M ${F[0]} ${F[1]} L ${Ci[0]} ${Ci[1]}`
    );
 
    e.lineB.setAttribute(
      "d",
      `M ${Co[0]} ${Co[1]} L ${T[0]} ${T[1]}`
    );
 
    e.circle.setAttribute("cx",cx*scale);
    e.circle.setAttribute("cy",cy*scale+yOffset);
    e.circle.setAttribute("r",R*scale);
 
    e.text.setAttribute("x",cx*scale-5);
    e.text.setAttribute("y",cy*scale+yOffset+5);
 
    let ux=T[0]-Co[0];
    let uy=T[1]-Co[1];
 
    let L=Math.sqrt(ux*ux+uy*uy);
 
    if(L<1e-6) L=1;
 
    ux/=L;
    uy/=L;
 
    e.arrow.setAttribute(
      "d",
      makeArrowHead(T[0],T[1],ux,uy,10)
    );
  }
 
  function updateAllEdges(){
    edges.forEach(updateEdge);
  }
 
  // -------------------------------------------------
  // NODES
  // -------------------------------------------------
 
  const nodes={};
 
  // Rohstoffe
 
  nodes.R1=createNode("R1",0,0.8,1.0,0.5,"R1");
  nodes.R2=createNode("R2",2.5,0.8,1.0,0.5,"R2");
  nodes.R3=createNode("R3",5.0,0.8,1.0,0.5,"R3");
 
  // Zwischenprodukte
 
  nodes.Z1=createNode("Z1",1.2,3.2,1.0,0.5,"Z1");
  nodes.Z2=createNode("Z2",3.6,3.2,1.0,0.5,"Z2");
 
  // Endprodukte
 
  nodes.E1=createNode("E1",0.5,5.6,1.0,0.5,"E1");
  nodes.E2=createNode("E2",2.8,5.6,1.0,0.5,"E2");
  nodes.E3=createNode("E3",5.1,5.6,1.0,0.5,"E3");
 
  // -------------------------------------------------
  // VERBINDUNGEN
  // -------------------------------------------------
 
  // Rohstoffe -> Zwischenprodukte
 
  makeConnection(nodes.R1,nodes.Z1,"3",1.8,-0.3);
  makeConnection(nodes.R1,nodes.Z2,"1",1.8,0.4);
 
  makeConnection(nodes.R2,nodes.Z1,"4",1.8,-0.2);
  makeConnection(nodes.R2,nodes.Z2,"2",1.8,0.2);
 
  makeConnection(nodes.R3,nodes.Z2,"3",1.8,0.0);
 
  // Zwischenprodukte -> Endprodukte
 
  makeConnection(nodes.Z1,nodes.E1,"2",4.4,-0.2);
  makeConnection(nodes.Z1,nodes.E2,"1",4.4,0.2);


brd2.create('text',[0.4,7.2,'Mehl']);
  makeConnection(nodes.Z2,nodes.E1,"1",4.4,-0.3);
brd2.create('text',[2.4,7.2,'Wasser']);
  makeConnection(nodes.Z2,nodes.E2,"3",4.4,0.0);
brd2.create('text',[4.4,7.2,'Hefe']);
  makeConnection(nodes.Z2,nodes.E3,"2",4.4,0.3);
brd2.create('text',[1.4,4.2,'Teig']);
brd2.create('text',[5.4,4.2,'Soße']);
brd2.create('text',[3.4,2.2,'Pizza']);


function arrow2(fromX, fromY, toX, toY, label){
  updateAllEdges();
    brd2.create('arrow',[[fromX,fromY],[toX,toY]],{strokeColor:'#555'});
    brd2.create('text',[(fromX+toX)/2,(fromY+toY)/2+0.2,label],{fontSize:10});
}


// Zutaten -> Teig
})();
arrow2(0.5,6,1.5,4,'2');
arrow2(2.5,6,1.5,4,'1');
arrow2(4.5,6,1.5,4,'0.5');
// Teig + Soße -> Pizza
arrow2(1.5,3,3.5,2,'1');
arrow2(5.5,3,3.5,2,'1');
</script>
</script>
</html>
</html>
Die vollständigen Mengen seien wie folgt definiert:
{| class="wikitable"
! !! Z1 !! Z2
|-
| '''R1''' || 3 || 1
|-
| '''R2''' || 4 || 2
|-
| '''R3''' || 0 || 3
|}
{| class="wikitable"
! !! E1 !! E2 !! E3
|-
| '''Z1''' || 2 || 1 || 0
|-
| '''Z2''' || 1 || 3 || 2
|}
Aus diesen Tabellen ergibt sich die '''Gozintomatrix Rohstoffe → Endprodukte''' durch Matrixmultiplikation:
:<math>
RZ=
\begin{pmatrix}
3 & 1 \\
4 & 2 \\
0 & 3
\end{pmatrix}
</math>
:<math>
ZE=
\begin{pmatrix}
2 & 1 & 0 \\
1 & 3 & 2
\end{pmatrix}
</math>
:<math>
RE=RZ \cdot ZE
=
\begin{pmatrix}
3 & 1 \\
4 & 2 \\
0 & 3
\end{pmatrix}
\cdot
\begin{pmatrix}
2 & 1 & 0 \\
1 & 3 & 2
\end{pmatrix}
</math>
Berechnung:
:<math>
RE=
\begin{pmatrix}
7 & 6 & 2 \\
10 & 10 & 4 \\
3 & 9 & 6
\end{pmatrix}
</math>
Die Matrix zeigt, wie viele Mengeneinheiten der Rohstoffe <math>R_1,R_2,R_3</math> jeweils zur Herstellung einer Einheit der Endprodukte <math>E_1,E_2,E_3</math> notwendig sind.


[[Kategorie:Lineare_Algebra]]
[[Kategorie:Lineare_Algebra]]
[[Kategorie:AHR_WuV_Mathe_GK]]
[[Kategorie:AHR_WuV_Mathe_GK]]

Aktuelle Version vom 27. Mai 2026, 10:30 Uhr

Ein Gozintograph (von engl. goes into = „geht hinein“) ist ein gerichteter Graph, der die Zerlegung eines Endprodukts in seine Einzelteile oder Komponenten beschreibt. Jede Kante stellt dabei eine „Gozinto“-Beziehung dar: Sie zeigt von einer Komponente auf das Produkt, in das sie eingeht. Der Gozintograph ist ein zentrales Hilfsmittel in der Produktionsplanung und Stücklistenverwaltung.

Definition

Ein Gozintograph ist ein gerichteter, azyklischer Graph

[math]\displaystyle{ G=(V,E) }[/math]

mit:

  • [math]\displaystyle{ V }[/math] als Menge der Knoten (Produkte oder Komponenten),
  • [math]\displaystyle{ E \subseteq V \times V }[/math] als Menge der gerichteten Kanten.

Zusätzlich besitzt jede Kante ein Gewicht [math]\displaystyle{ a_{ij} \in \mathbb{N} }[/math]. Eine Kante [math]\displaystyle{ (v_i,v_j)\in E }[/math] mit Gewicht [math]\displaystyle{ a_{ij} }[/math] bedeutet, dass zur Herstellung des Produkts [math]\displaystyle{ v_j }[/math] genau [math]\displaystyle{ a_{ij} }[/math] Einheiten der Komponente [math]\displaystyle{ v_i }[/math] benötigt werden.

Da rekursive Stücklisten ausgeschlossen werden, enthält ein Gozintograph keine Zyklen.

Zusammenhang zu Matrizen

Die Informationen eines Gozintographen lassen sich in einer sogenannten Gozintomatrix darstellen.

Dies ist eine Matrix

[math]\displaystyle{ A=(a_{ij}) }[/math]

bei der das Element [math]\displaystyle{ a_{ij} }[/math] die Anzahl der Einheiten der Komponente [math]\displaystyle{ i }[/math] angibt, die unmittelbar zur Herstellung des Produkts [math]\displaystyle{ j }[/math] benötigt werden.

Unter der Voraussetzung, dass der Gozintograph zyklusfrei ist und [math]\displaystyle{ I-A }[/math] invertierbar ist, kann der Gesamtbedarf aller Komponenten über die Gleichung

[math]\displaystyle{ \mathbf{x}=(I-A)^{-1}\mathbf{y} }[/math]

bestimmt werden, wobei:

  • [math]\displaystyle{ \mathbf{y} }[/math] den Vektor der Endprodukte,
  • [math]\displaystyle{ \mathbf{x} }[/math] den Vektor der insgesamt benötigten Komponentenmengen

beschreibt.

Beispiele

Produktion eines Produkts aus Einzelteilen

Im folgenden Beispiel werden fünf Bauteile [math]\displaystyle{ B_1,B_2,B_3,B_4,B_5 }[/math] aus vier Einzelteilen [math]\displaystyle{ E_1,E_2,E_3,E_4 }[/math] gefertigt. Die Pfeile zeigen, welche Einzelteile in welches Bauteil eingehen. Die Zahlen an den Pfeilen geben die benötigte Stückzahl an.

Die Gozintomatrix zum oberen Gozintographen kann aus folgender Tabelle abgeleitet werden:

B1 B2 B3 B4 B5
E1 2 2 1 2 1
E2 1 1 1 0 0
E3 0 0 1 1 0
E4 0 0 0 1 2

und ist durch

[math]\displaystyle{ A= \begin{pmatrix} 2 & 2 & 1 & 2 & 1 \\ 1 & 1 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 2 \end{pmatrix} }[/math]

gegeben.

Produktion von Spielwaren aus Rohstoffen über Zwischenprodukte

Ein Spielwarenhersteller produziert aus drei Rohstoffen [math]\displaystyle{ R_1,R_2,R_3 }[/math] zunächst die beiden Zwischenprodukte [math]\displaystyle{ Z_1,Z_2 }[/math], aus denen anschließend die drei Endprodukte [math]\displaystyle{ E_1,E_2,E_3 }[/math] gefertigt werden.

Die Pfeile im Gozintographen geben an, wie viele Mengeneinheiten eines Materials zur Produktion einer Mengeneinheit des entstehenden Produkts benötigt werden.

Die vollständigen Mengen seien wie folgt definiert:

Z1 Z2
R1 3 1
R2 4 2
R3 0 3
E1 E2 E3
Z1 2 1 0
Z2 1 3 2

Aus diesen Tabellen ergibt sich die Gozintomatrix Rohstoffe → Endprodukte durch Matrixmultiplikation:

[math]\displaystyle{ RZ= \begin{pmatrix} 3 & 1 \\ 4 & 2 \\ 0 & 3 \end{pmatrix} }[/math]
[math]\displaystyle{ ZE= \begin{pmatrix} 2 & 1 & 0 \\ 1 & 3 & 2 \end{pmatrix} }[/math]
[math]\displaystyle{ RE=RZ \cdot ZE = \begin{pmatrix} 3 & 1 \\ 4 & 2 \\ 0 & 3 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 2 & 1 & 0 \\ 1 & 3 & 2 \end{pmatrix} }[/math]

Berechnung:

[math]\displaystyle{ RE= \begin{pmatrix} 7 & 6 & 2 \\ 10 & 10 & 4 \\ 3 & 9 & 6 \end{pmatrix} }[/math]

Die Matrix zeigt, wie viele Mengeneinheiten der Rohstoffe [math]\displaystyle{ R_1,R_2,R_3 }[/math] jeweils zur Herstellung einer Einheit der Endprodukte [math]\displaystyle{ E_1,E_2,E_3 }[/math] notwendig sind.

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