7. Fachkolloquium der WGTL „Integrierte Lagersystemplanung“

M.Sc.Thomas Atz

Hannover, 03.05.2011CeMAT 2011

fml - Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss LogistikProf. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing. W. A. Günthner

Technische Universität München

fml – Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik • Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing. W. A. Günthner • Technische Universität München

Technische Universität MünchenDieses Forschungsprojekt (IGF-Forschungsvorhaben AiF-Nr. 15990N) wird im Auftrag der Bundesvereinigung Logistik (BVL) e.V. durch-geführt und aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AiF) gefördert.

Problemstellung

Investi-

Einflussfaktoren auf die Lagerauswahl:

tionsauf-wand

Um-hlStellplatz-

Lager-

schlags-leistung

Stellplatzanzahl

gauswahl

Lager-konfigura-Lager-

strategie gtion

Platz-bedarf

strategie

bedarfQuelle Bild: A.T.U. (Auto-Teile-Unger) -Distributionszentrum Weiden/Opf.

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Ergebnis: suboptimale automatische Lagersysteme

Entwicklung einer neuen Planungsmethodik

Ziele und Arbeitsschritte

g gZusammenführen der Leistungs-, Stellplatz- und KostenberechnungMehrdimensionale OptimierungEntwickeln eines Demonstrators

Vorgehensweise

Bestimmung der Lagergeometrie und Stellplatzanzahl

Lagergeometrie u. Stellplatzanzahl

Berechnung Umschlagsleistung

Ermittlung Kosten

Implementierung Demonstratorund Validierung

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Planungsvariante

Lagerkonfiguration(physischer Aufbau des Lagers)

Lagertiefe (einfachtief / doppeltief)Lagertiefe (einfachtief / doppeltief)Anzahl der LastaufnahmemittelGassenbreite (einfachbreit / doppelbreit)Wirkungsbereich RBG (eingassig/mehrgassig)Wirkungsbereich RBG (eingassig/mehrgassig)Lage und Anzahl der Übergabepunkte

LagerstrategienLagerstrategien(operativer Ablauf der Arbeitsspiele)

Einlagerstrategien

Auslagerstrategien

Umlagerstrategien

Fahrwegstrategien

Skizzen praxisrelevanter Lagerkonfigurationen(Draufsicht)

Fahrwegstrategien

DimensionierungA hl A i ht d A d d St ll lät

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Anzahl, Ausrichtung und Anordnung der Stellplätze

BERECHNUNG DER G G OLAGERGEOMETRIE UND DER

STELLPLATZANZAHL5fml – Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik • Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing. W. A. Günthner • Technische Universität München

STELLPLATZANZAHL

Berechnung der Lagergeometrie und der Stellplatzanzahl

Ziel: Berechnung Anzahl der Stellplätze und der Lagergeometrieg p g gAusgangsbasis für die Berechnung der Kosten und der Umschlagsleistung

Abmessungen der

Freimaße, Aushubhöhen, Wanddicke,

Abmessungen der Ladeeinheiten Abstände der

RegaleDachdicke

Anzahl SpaltenpAnzahl EbenenAnzahl LagergassenRegalbediengerätÜ

Gangbreite,Anfahrmaße,max. Höhe

ÜbergabepunkteAbmessungen des Übergabeplatzesund der Pufferstrecke

Leistungs- und kostenrelevante Daten (z.B. Länge und Höhe d R l d t

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des Regals, verwendete Lagerkomponenten)

Quelle Bild: Galler, Lager und Regaltechnik

BERECHNUNG DER SC GS S GUMSCHLAGSLEISTUNG

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Berechnung der Umschlagsleistung

Ziel: Einheitlicher Ansatz zur Bestimmung der Umschlagsleistung unterschiedlich

Spielzeit für mehrere Regalgassen

g g gausgeprägter Lagersysteme

Spielzeit für mehrere RegalgassenAnzahl LagergassenSequenzierungsstrategie

Spielzeit für eine RegalgasseSpielartIntensität der MaterialflüsseAnzahl und Lage der ÜbergabepunkteLagerkonfigurationLagerstrategieng g

Spielzeitkomponenten

EinfahrzeitQuerfahrzeit

Querfahrzeiten für Ein-und Umlagerung in der

LastzykluszeitMastausschwingzeitQuerfahrzeit

RegalwandabmessungenLage ÜbergabepunkteKinematische Eigenschaften RBG

und Umlagerung in der Nähe des Auslagerfachs

RegalwandabmessungenLagerfachabmessungenFüllgradKinematische Eigenschaften RBG

MastausschwingzeitTotzeitZwischenfahrzeit

RegalwandabmessungenLagerfachabmessungenL Üb b ktKinematische Eigenschaften RBG

LagerstrategieLage ÜbergabepunkteKinematische Eigenschaften RBG

stochastisches Fahrzeitmodell stochastisches Umgebungsmodell deterministische Modelle

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mathematisches Gesamtmodell mit Untermodellen und Einflussgrößen zur Berechnung der Umschlagsleistung

Spielzeitkomponenten

Stochastisches Fahrzeitmodell

Einfahrzeit

Querfahrzeit

Stochastisches Einfachtiefe LagerungStochastisches Umgebungsmodell

Einfachtiefe LagerungQuerfahrzeit vom Einlagerfach zum Auslagerfach

Doppeltiefe LagerungQuerfahrzeit vom Einlagerfach zum Auslagerfach und Querfahrzeit vom Auslagerfach zum Umlagerfach

Querfahrzeit vom Auslagerfach zum Umlagerfach nach vorhergehender g g gEinlagerung

Doppeltiefes Lagerung mit doppelbreitem LastaufnahmemittelQuerfahrzeit vom doppelt bedienten Einlagerkanal zum AuslagerfachQuerfahrzeit vom doppelt bedienten Einlagerkanal zum Auslagerfach

Querfahrzeit vom Auslagerfach zum Umlagerfach

Deterministische LastzykluszeitModelle

Totzeit

Mastausschwingzeit

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Wechselfahrzeiten

Spielzeitkomponenten

Stochastisches Fahrzeitmodell

Einfahrzeit

Querfahrzeit

Stochastisches Einfachtiefe Lagerung

EinfahrzeitSkizze:

Stochastisches Umgebungsmodell

Einfachtiefe LagerungQuerfahrzeit vom Einlagerfach zum Auslagerfach

Doppeltiefe LagerungQuerfahrzeit vom Einlagerfach zum Auslagerfach und Querfahrzeit vom Auslagerfach zum Umlagerfach

Querfahrzeit vom Auslagerfach zum Umlagerfach nach vorhergehender g g gEinlagerung

Doppeltiefes Lagerung mit doppelbreitem LastaufnahmemittelQuerfahrzeit vom doppelt bedienten Einlagerkanal zum Auslagerfach15

16Einfahrzeit tfE [s]

Vergleich mit Simulation und Richtlinie:

Querfahrzeit vom doppelt bedienten Einlagerkanal zum Auslagerfach

Querfahrzeit vom Auslagerfach zum Umlagerfach

Deterministische Lastzykluszeit 101112131415

ModelleTotzeit

Mastausschwingzeit 6789

0,00

3,64

1,90

1,29

0,98

0,78

0,66

0,56

0,49

0,44

0,40

tfE ChangtfE MC SimulationtfE FEM 9.851

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Wechselfahrzeiten 4 Regalwandparameter b

Spielzeitkomponenten

Stochastisches Fahrzeitmodell

Einfahrzeit

Querfahrzeit

Stochastisches Einfachtiefe Lagerung

Querfahrzeit vom Auslagerfach zum Umlagerfach Skizze:

Stochastisches Umgebungsmodell

Einfachtiefe LagerungQuerfahrzeit vom Einlagerfach zum Auslagerfach

Doppeltiefe LagerungQuerfahrzeit vom Einlagerfach zum Auslagerfach und Querfahrzeit vom Auslagerfach zum Umlagerfach

Querfahrzeit vom Auslagerfach zum Umlagerfach nach vorhergehender g g gEinlagerung

Doppeltiefes Lagerung mit doppelbreitem LastaufnahmemittelQuerfahrzeit vom doppelt bedienten Einlagerkanal zum Auslagerfach

Vergleich mit Simulation:

89

tfUnN dtL Umgebungsmodell

Fahrzeit tfUnN dtL [s]

Querfahrzeit vom doppelt bedienten Einlagerkanal zum Auslagerfach

Querfahrzeit vom Auslagerfach zum Umlagerfach

Deterministische Lastzykluszeit345678 tfUnN dtL Umgebungsmodell

tfUnN dtL MC Simulation

ModelleTotzeit

Mastausschwingzeit 0123

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

1,00

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Wechselfahrzeiten Lagerfüllgradz

Berechnung eines Arbeitsspiels und der Lagerumschlagsleistung

Gasse 1

EA

echn

ik

EEinlagerung

Ein- und Auslagerung

Förd

erte

AAuslagerung

Gasse 2

Gasse n

…

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BERECHNUNG DER KOSTEN

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Berechnung der Kosten

Ziel: Einheitlicher Ansatz zur Bestimmung des Investitionsaufwands

Praxisnaher Ansatz zur Berechnung des Investitionsaufwands über einen Kostensatz pro Lagerkomponente

Grundstück

GebäudeBodenplatte | Basis: 6 DatensätzeWände | 6 DatensätzeDach | 6 Datensätze

Technische AnlagenRBG | 34 D t ätRBG | 34 DatensätzeRegal

Regalkonstruktion | 39 DatensätzeBrandschutz | 6 DatensätzeBrandschutz | 6 Datensätze

Pufferstrecke | 2 DatensätzeÜbergabepunkte | 10 Datensätze Quelle Bild: Distributionszentrum EDEKA

Nordwest, Wiefelstede-Neuenkruge

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IT-System | anwendungsspezifisch

DEMONSTRATOR

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Rechenprogramm – Eingabe Planungsdaten

GebäudeGebäudemax. Abmessungen GebäudeGrundstückspreis

RegalGeometrie LadeeinheitGewicht Ladeeinheitmin. Anzahl Stellplätzemin. Anzahl Stellplätze Lage ÜbergabepunkteAnzahl Pufferplätze

LeistungLeistungMaterialflüsseVerfügbarkeitsbetrachtungSequenzierung

Zusätzliche DatenBrandschutzIT-System

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Rechenprogramm – Eingabe und Vergleich Planungsvariantendaten

VariantenübersichtAuslastungKostenStellplatzanzahlmax. Leistung

LagerkonfigurationfLagertiefe

Anzahl der LAMBreite LAM

L t t iLagerstrategienEinlagerstrategieUmlagerstrategieAuslagerstrategieF h t t iFahrwegstrategie Ruhepositionsstrategie

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Rechenprogramm – Dimensionierung u. Berechnung Planungsvariante

19fml – Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik • Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing. W. A. Günthner • Technische Universität München

Rechenprogramm – Dimensionierung u. Berechnung Planungsvariante

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Rechenprogramm – Dimensionierung u. Berechnung Planungsvariante

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Fazit

Positive Aspekte:Einfache AnwendungBetrachten zusätzlicher PlanungsvariantenSehr schnelle OptimierungSehr schnelle OptimierungSchneller und umfassender VergleichRobustheit einer Lösung ist durch die Sensitivitätsanalyse überprüfbarKosteneinsparung von 5-10% zwischen den nachgerechneten und den optimierten p g g pVarianten erzielt

Variante 1 V i t 2 V i t 3

Ausblick:

Variante 1LeistungKosten

Variante 2LeistungKosten

Variante 3LeistungKosten

Ausblick:Optimierung verläuft häufig an den Kostengrenzen der DatensätzeFeineres Raster der Datensätze erwünschtKomplexer ausgeführte Lager sollten betrachtet werden (z. B. Quereinlagerung,

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mehrere Lagerbereiche)

Vielen Dank fürIh A f k k it!Ihre Aufmerksamkeit!

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