Gozintograph: Unterschied zwischen den Versionen
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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 \( B_1, B_2, B_3, B_4, B_5 \) aus vier Einzelteilen \( E_1, E_2, E_3, E_4 \) 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 Stückzahl an. | ||
<!-- Variante | <!-- Variante A: JSXGraph --> | ||
<html> | <html> | ||
<style | <div id="gozinto_jsx" style="width:95vw; max-width:1000px; height:70vw; max-height:600px; margin-top:20px;"></div> | ||
</div> | |||
<script src="https://jsxgraph.org/distrib/jsxgraphcore.js"></script> | |||
<script> | <script> | ||
document.addEventListener("DOMContentLoaded", function () { | |||
var brd = JXG.JSXGraph.initBoard('gozinto_jsx', { | |||
boundingbox: [-1, 10, 15, -1], | |||
axis: false, | |||
showNavigation: false | |||
}); | }); | ||
// ----- Erzeuge Rechteck als Polygon mit fixierter Größe, aber draggable als Ganzes ----- | |||
function createRect(x,y,w,h,labelText) { | |||
var p1 = brd.create('point', [x, y], {visible:false, fixed:true}); | |||
var p2 = brd.create('point', [x+w, y], {visible:false, fixed:true}); | |||
var p3 = brd.create('point', [x+w, y-h], {visible:false, fixed:true}); | |||
var p4 = brd.create('point', [x, y-h], {visible:false, fixed:true}); | |||
var poly = brd.create('polygon', [p1,p2,p3,p4], { | |||
fillColor:'#3498db', fillOpacity:0.85, | |||
borders:{strokeWidth:2, strokeColor:'#1f4e78'}, | |||
vertices:{visible:false} | |||
}); | |||
// Damit das Rechteck als Ganzes verschiebbar ist: | |||
poly.draggable = true; | |||
// Zentrumspunkt als echter JSXGraph-Punkt (unsichtbar), damit wir ihn als Parent für Linien nutzen können | |||
var center = brd.create('point', [ | |||
function(){ return (p1.X()+p3.X())/2; }, | |||
function(){ return (p1.Y()+p3.Y())/2; } | |||
], {visible:false, fixed:true}); | |||
brd.create('text', [ | |||
function(){ return center.X(); }, | |||
function(){ return center.Y(); }, | |||
labelText | |||
], {anchorX:'middle', anchorY:'middle', strokeColor:'black', fontSize:14}); | |||
return {p1:p1,p2:p2,p3:p3,p4:p4, poly:poly, center:center, | |||
xMin: function(){ return Math.min(p1.X(), p2.X(), p3.X(), p4.X()); }, | |||
xMax: function(){ return Math.max(p1.X(), p2.X(), p3.X(), p4.X()); }, | |||
yMin: function(){ return Math.min(p1.Y(), p2.Y(), p3.Y(), p4.Y()); }, | |||
yMax: function(){ return Math.max(p1.Y(), p2.Y(), p3.Y(), p4.Y()); } | |||
}; | |||
} | |||
// ----- Kreis-Knoten (Punkt + Kreis + Label) ----- | |||
function createCircleNode(cx, cy, labelText) { | |||
var p = brd.create('point', [cx, cy], {visible:false}); | |||
var R = 0.35; | |||
brd.create('circle', [p, R], {strokeColor:'black', fillColor:'white', fillOpacity:1}); | |||
brd.create('text', [function(){return p.X();}, function(){return p.Y();}, labelText], | |||
{anchorX:'middle', anchorY:'middle', fontSize:12, strokeColor:'black'}); | |||
p.radius = R; | |||
return p; | |||
} | } | ||
// ----- Schnittpunkt eines Strahls (center -> target) mit dem Rechteckrand (analytisch) ----- | |||
// rect: Objekt mit xMin/xMax/yMin/yMax Funktionen | |||
// target: JSXGraph-Point (oder Objekt mit X()/Y()) | |||
function edgePointRect(rect, targetPoint) { | |||
// center coords (functions) | |||
var cx = function(){ return rect.center.X(); }; | |||
var cy = function(){ return rect.center.Y(); }; | |||
// create derived point: intersection computed analytically | |||
var pt = brd.create('point', [ | |||
function(){ | |||
var Cx = rect.center.X(); | |||
var Cy = rect.center.Y(); | |||
var Tx = targetPoint.X(); | |||
var Ty = targetPoint.Y(); | |||
var dx = Tx - Cx; | |||
var dy = Ty - Cy; | |||
// if direction is zero, return center | |||
if(Math.abs(dx) < 1e-9 && Math.abs(dy) < 1e-9) return Cx; | |||
var tCandidates = []; | |||
// check vertical sides x = xMin and xMax | |||
if(Math.abs(dx) > 1e-9) { | |||
var t1 = (rect.xMin() - Cx) / dx; | |||
var y1 = Cy + t1 * dy; | |||
if(t1>0 && y1 <= rect.yMax() + 1e-9 && y1 >= rect.yMin() - 1e-9) tCandidates.push(t1); | |||
var t2 = (rect.xMax() - Cx) / dx; | |||
var y2 = Cy + t2 * dy; | |||
if(t2>0 && y2 <= rect.yMax() + 1e-9 && y2 >= rect.yMin() - 1e-9) tCandidates.push(t2); | |||
} | |||
// check horizontal sides y = yMin and yMax | |||
if(Math.abs(dy) > 1e-9) { | |||
var t3 = (rect.yMin() - Cy) / dy; | |||
var x3 = Cx + t3 * dx; | |||
if(t3>0 && x3 <= rect.xMax() + 1e-9 && x3 >= rect.xMin() - 1e-9) tCandidates.push(t3); | |||
var t4 = (rect.yMax() - Cy) / dy; | |||
var x4 = Cx + t4 * dx; | |||
if(t4>0 && x4 <= rect.xMax() + 1e-9 && x4 >= rect.xMin() - 1e-9) tCandidates.push(t4); | |||
} | |||
if(tCandidates.length === 0) return Cx; // fallback | |||
// choose the smallest positive t (closest intersection along ray) | |||
var t = tCandidates.reduce(function(a,b){ return (a<b?a:b); }); | |||
return Cx + t * dx; | |||
}, | |||
function(){ | |||
var Cx = rect.center.X(); | |||
var Cy = rect.center.Y(); | |||
var Tx = targetPoint.X(); | |||
var Ty = targetPoint.Y(); | |||
var dx = Tx - Cx; | |||
var dy = Ty - Cy; | |||
if(Math.abs(dx) < 1e-9 && Math.abs(dy) < 1e-9) return Cy; | |||
var tCandidates = []; | |||
if(Math.abs(dx) > 1e-9) { | |||
var t1 = (rect.xMin() - Cx) / dx; | |||
var y1 = Cy + t1 * dy; | |||
if(t1>0 && y1 <= rect.yMax() + 1e-9 && y1 >= rect.yMin() - 1e-9) tCandidates.push(t1); | |||
var t2 = (rect.xMax() - Cx) / dx; | |||
var y2 = Cy + t2 * dy; | |||
if(t2>0 && y2 <= rect.yMax() + 1e-9 && y2 >= rect.yMin() - 1e-9) tCandidates.push(t2); | |||
} | |||
if(Math.abs(dy) > 1e-9) { | |||
var t3 = (rect.yMin() - Cy) / dy; | |||
var x3 = Cx + t3 * dx; | |||
if(t3>0 && x3 <= rect.xMax() + 1e-9 && x3 >= rect.xMin() - 1e-9) tCandidates.push(t3); | |||
var t4 = (rect.yMax() - Cy) / dy; | |||
var x4 = Cx + t4 * dx; | |||
if(t4>0 && x4 <= rect.xMax() + 1e-9 && x4 >= rect.xMin() - 1e-9) tCandidates.push(t4); | |||
} | |||
if(tCandidates.length === 0) return Cy; | |||
var t = tCandidates.reduce(function(a,b){ return (a<b?a:b); }); | |||
return Cy + t * dy; | |||
} | |||
], {visible:false}); | |||
return pt; | |||
} | |||
// ----- Punkt am Kreisrand in Richtung target ----- | |||
function edgePointCircle(circleCenter, R, targetPoint) { | |||
return brd.create('point', [ | |||
function(){ | |||
var cx = circleCenter.X(), cy = circleCenter.Y(); | |||
var tx = targetPoint.X(), ty = targetPoint.Y(); | |||
var dx = tx - cx, dy = ty - cy; | |||
var d = Math.sqrt(dx*dx + dy*dy); | |||
if(d < 1e-9) return cx; | |||
return cx + R * dx / d; | |||
}, | |||
function(){ | |||
var cx = circleCenter.X(), cy = circleCenter.Y(); | |||
var tx = targetPoint.X(), ty = targetPoint.Y(); | |||
var dx = tx - cx, dy = ty - cy; | |||
var d = Math.sqrt(dx*dx + dy*dy); | |||
if(d < 1e-9) return cy; | |||
return cy + R * dy / d; | |||
} | |||
], {visible:false}); | |||
} | |||
// | // ----- Verbindungsaufbau: exakte Endpunkte und Kreis in der Mitte ----- | ||
function | function makeConnection(rectFrom, rectTo, amount, yMid, xOffset) { | ||
// create circle center as reactive point (midpoint plus optional x offset) | |||
var circleCenter = brd.create('point', [ | |||
function(){ return (rectFrom.center.X() + rectTo.center.X())/2 + (xOffset||0); }, | |||
function(){ return yMid; } | |||
], {visible:false}); | |||
var circle = brd.create('circle', [circleCenter, 0.35], {strokeColor:'black', fillColor:'white'}); | |||
brd.create('text', [function(){return circleCenter.X();}, function(){return circleCenter.Y();}, amount], | |||
{anchorX:'middle', anchorY:'middle', fontSize:12}); | |||
// compute edge points | |||
var pFrom = edgePointRect(rectFrom, circleCenter); | |||
var pTo = edgePointRect(rectTo, circleCenter); | |||
var pCircleIn = edgePointCircle(circleCenter, 0.35, pFrom); | |||
var pCircleOut = edgePointCircle(circleCenter, 0.35, pTo); | |||
// line from rect -> circle (no arrowhead) | |||
brd.create('line', [pFrom, pCircleIn], {straightFirst:false, straightLast:false, strokeWidth:1.5}); | |||
// arrow from circle -> rect (arrow head at rect side) | |||
brd.create('arrow', [pCircleOut, pTo], {strokeWidth:1.8}); | |||
} | |||
// ---- Erzeuge Rechtecke ---- | |||
var E1 = createRect(0,8,2,1,'E1'); | |||
var E2 = createRect(3,8,2,1,'E2'); | |||
var E3 = createRect(6,8,2,1,'E3'); | |||
var E4 = createRect(9,8,2,1,'E4'); | |||
var B1 = createRect(0.5,3,2,1,'B1'); | |||
var B2 = createRect(3.5,3,2,1,'B2'); | |||
var B3 = createRect(6.5,3,2,1,'B3'); | |||
var B4 = createRect(9.5,3,2,1,'B4'); | |||
var B5 = createRect(12.5,3,2,1,'B5'); | |||
// ---- Verbindungen (mit kleinen offsets, damit Pfeilspitzen nicht überlappen) ---- | |||
makeConnection(E1, B1, "2", 6, -0.25); | |||
makeConnection(E2, B1, "1", 6, 0.25); | |||
makeConnection(E1, B2, "2", 6, -0.25); | |||
makeConnection(E2, B2, "1", 6, 0.25); | |||
makeConnection(E1, B3, "1", 6, -0.35); | |||
makeConnection(E2, B3, "1", 6, 0.0); | |||
makeConnection(E3, B3, "1", 6, 0.35); | |||
makeConnection(E1, B4, "2", 6, -0.35); | |||
makeConnection(E3, B4, "1", 6, 0.0); | |||
makeConnection(E4, B4, "1", 6, 0.35); | |||
makeConnection(E1, B5, "1", 6, -0.25); | |||
makeConnection(E4, B5, "2", 6, 0.25); | |||
} | }); | ||
</script> | </script> | ||
</html> | </html> | ||
Version vom 14. November 2025, 11:05 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 (Teil) 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 \( G = (V, E) \), 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.
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
\[ \mathbf{x} = (I - A)^{-1} \mathbf{y} \]
bestimmt werden, wobei \( \mathbf{y} \) den Vektor der Endprodukte und \( \mathbf{x} \) den Vektor der benötigten Teilemengen beschreibt.
Beispiele
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. Die Pfeile zeigen, welche Einzelteile in welches Bauteil eingehen. Die Zahlen an den Pfeilen geben die Stückzahl an.
Beispiel 2: Rezeptstruktur eines Gerichts
Rezeptstruktur eines Gerichts
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. Auch hier zeigen Pfeile mit Zahlen, welche Mengen von Zutaten in die jeweiligen Komponenten eingehen.