Daniel Lantschner, M.Sc , Informationstag Lagertechnik

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1 Strategische Optimierung von Hochregallagersystemen Steigerung der Umschlagleistung automatischer Regalbediengeräte durch Systemintegration konventioneller Fördertechnik Daniel Lantschner, M.Sc , Informationstag Lagertechnik IFL-Forschungsvorhaben Dieses Forschungsprojekt wird im Auftrag der Forschungsgemeinschaft Intralogistik/Fördertechnik und Logistiksysteme (IFL) durchgeführt und von dieser direkt gefördert. fml - Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing. W. A. Günthner Technische Universität München

2 Was bringen noch schnellere Regalbediengeräte? Einfluss der Geschwindigkeit des Regalbediengerätes auf die Umschlagleistung (AKL 40 x 13 m): Doppelspiele [1/h] % % ,50 1,80 2,10 2,40 2,70 3,00 3,30 3,60 3,90 4,20 4,50 4,80 5,10 5,40 5,70 6,00 6,30 6,60 6,90 7,20 7,50 7,80 8,10 8,40 8,70 9,00 Fahrgeschwindigkeit Regalbediengerät [m/s]* * Hubgeschwindigkeit und Beschleunigungen im selben Verhältnis skaliert 2

3 IFL-Forschungsprojekt Strategische Optimierung von Hochregallagersystemen Steigerung der Umschlagleistung automatischer Regalbediengeräte durch Systemintegration konventioneller Fördertechnik 3

4 Agenda 1. Ausgangssituation 2. Forschungsidee und -ziele 3. Vorgehensweise und bisherige Ergebnisse 4. Ausblick 4

5 Ausgangssituation Klassische Lagersysteme besitzen einen E/A-Punkt in der Lagervorzone: Anfahrt des E/A-Punktes innerhalb eines jeden Spiels Hoher Anteil der Fahrzeiten von und zum E/A-Punkt an der Gesamtspielzeit E/A von E/A nach P1E Doppelspiel Einlagern von P1E nach P2A Auslagern von P2A nach E/A t 5

6 Standardkonfiguration Bisheriges Lagerbedienkonzept: Automatisches Kleinteilelager - 1 ortsfester E/A-Punkt Doppelspiel z H P1E 1 2 P2A 3 E/A-Punkt x L 6

7 Agenda 1. Ausgangssituation 2. Forschungsidee und -ziele 3. Vorgehensweise und bisherige Ergebnisse 4. Ausblick 7

8 Forschungsidee Idee des Forschungsprojekts: Dynamische Übergabeplätze basierend auf Stetigförderung Zeitverkürzung durch Entkopplung der einzelnen Transportprozesse durch parallelisierte Bewegungsabläufe Kombination von stetiger und unstetiger Förderung E/A von E/A nach P1E Doppelspiel dyn. E/A nach P1E Einlagern Einlagern von P1E nach P2A von P1E nach P2A Auslagern von P2A nach E/A Auslagern von P1A nach dyn. E/A t 8

9 Neues Lagerkonzept Neues Lagerkonzept: Automatisches Kleinteilelager - n dynamische E/A-Punkte Doppelspiel z H P1E LAM 1 2 P2A ÜP1 dynamische E/A-Punkte ÜPx 3 ÜPn x Stetigförderer L 9

10 Forschungsziele Schaffung mehrerer alternativer Übergabepunkte für die Ein- und Auslagerung: Systemintegration konventioneller Fördertechnik (Stetigförderer) Konzeptionelle Weiterentwicklung bestehender automatischer Lagersysteme Effizienzsteigerung: Wegoptimierte Lastübergabe zwischen Regalbediengerät und Stetigförderer Verkürzung der Spielzeiten Entwicklung neuer Lagerbetriebsstrategien Ermittlung des Durchsatzes: Es existieren nur Richtlinien zur Spielzeitberechnung der klassischen Lagerkonfigurationen. Herleitung von Berechnungsmethoden zur Bestimmung des Durchsatzes 10

11 Agenda 1. Ausgangssituation 2. Forschungsidee und -ziele 3. Vorgehensweise und bisherige Ergebnisse 4. Ausblick 11

12 Projektplan AP1 AP2 AP3 AP4 AP5 AP6 AP7 AP8 Projektstart November Projektsitzung Projektsitzung Aktueller Bearbeitungsstand Projektende Oktober 2010 AP1: Analyse zur Parallelisierung von Transportvorgängen AP2: Untersuchung der Erweiterungsmöglichkeit bestehender Lagerstrukturen AP3: Ausarbeitung neuer Lagerbedienkonzepte AP4: Generierung von Lagerbedienstrategien AP5: Implementierung von Simulationsmodellen zur Leistungsbewertung AP6: Umsetzung der Berechnungsverfahren und Parameterstudien AP7: Evaluierung des Berechnungsverfahrens an einer Planungsaufgabe AP8: Dokumentation der Ergebnisse 12

13 Vorgehensweise Wie kann im Lager Zeit gespart werden? Wie können bestehende Lagersysteme erweitert werden? Welche neuen Lagerbetriebsstrategien sind erforderlich? Wie kann der erreichbare Durchsatz bestimmt werden? Wie können die neuen Konzepte bewertet werden? Ziel: Steigerung der Umschlagleistung durch eine Integration von Stetigförderern ins Lager 13

14 1. Fragestellung Wie kann im Lager Zeit gespart werden? Trennung der Bewegungsvorgänge innerhalb eines Lagerspiels: Bereitstellprozess (Stetigförderer) Ein-/Auslagerprozess (Regalbediengerät) Bewegungsvorgänge können parallel ablaufen Kombination von stetiger und unstetiger Förderung Kürzere Wege für das Regalbediengerät durch eine günstigere Bereitstellung der Ladeeinheiten auf einem Stetigförderer LE RBG Stetigförderer X=0 X Übergabepunkt X 14

15 2. Fragestellung Wie können bestehende Lagersysteme erweitert werden? Erarbeitung von Konzepten zur Erweiterbarkeit bestehender Lagersysteme um mehrere alternative E/A-Punkte durch die Integration von: horizontalen Stetigförderern vertikalen Stetigförderern Mehrere Möglichkeiten, einen oder mehrere Stetigförderer zu integrieren: unterhalb der ersten Lagerebene über dem Regal in der Gasse Stetigförderer Dynamische Lastübergabe ist bei vorhandenen Systemen nur mit großem Aufwand realisierbar Festlegung auf endlich viele Übergabepunkte Stetigförderer Übergabepunkte RBG 15

16 Erzeugung von Konzeptvarianten Morphologischer Kasten Vorauswahl zur Reduktion der Varianten aufgrund: Technischer Machbarkeit K.O.-Kriterien (z. B. zu sehr eingeschränkter Einsatzbereich) erster Abschätzung der erreichbaren Durchsatzsteigerung 16

17 Mögliche Variante: Rollenförderer in das Regal integriert Stetigförderer Bei doppeltiefer Lagerung ist das Regalsteher-Raster ausreichend weit, um einen/mehrere Förderer in das Regal zu integrieren Zu- und Abförderung von Ladeeinheiten über Stetigförderer mit entgegengesetzten Förderrichtungen 17

18 Mögliche Variante: Vertikalförderer an der Regalstirnseite Quelle: Fraunhofer IML Mehrere Übergabepunkte übereinander angeordnet Ähnlich wie das Sistore-System (Fraunhofer IML), jedoch nur ein Lastaufnahmemittel 18

19 3. Fragestellung Welche neuen Lagerbetriebsstrategien sind erforderlich? Durch die Schaffung von mehreren alternativen Ein- und Auslagerpunkten werden angepasste Lagerbetriebsstrategien erforderlich Neue Belegungs- und Bewegungsstrategien: Fahrstrategien Regalbediengerät Strategien zur Belegung der Übergabepunkte Strategien zur Belegung des Lagers bei Zonierung Ziel: Verringerung der Fahr- und Verweilzeiten 19

20 Fahrstrategie beim Anfahren der Übergabepunkte Mehrere alternative Übergabepunkte sind im Lager vorhanden Übergabepunkt mit der kürzesten Fahrzeit wird angefahren Bei Doppelspielen ist es vorteilhaft, die Summe der Fahrzeiten vom Auslagerplatz zum Übergabepunkt und zum nächsten Einlagerplatz zu minimieren: 20

21 Strategien zur Belegung des Lagers bei Zonierung Neue Einteilung der Zonen für eine ABC-Zonierung erforderlich Einteilung der Lagerfächer in Zonen entsprechend der mittleren Fahrzeit zu den einzelnen Übergabepunkten Lagerfächer mit den kürzesten mittleren Fahrzeiten werden mit den Artikeln mit der höchsten Anfahrhäufigkeit belegt 21

22 4. Fragestellung Wie kann der erreichbare Durchsatz bestimmt werden? Zur Berechnung der Spielzeit für ein Lager mit mehreren alternativen E/A-Punkten existieren keine Berechnungsgrundlagen Simulationsmodell wird zur Bewertung der Leistung der neuen Lagerkonzepte eingesetzt, ein analytischer Berechnungsansatz wird daraus abgeleitet 22

23 5. Fragestellung Wie können die neuen Konzepte bewertet werden? Bewertung der Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Lagerkonzepte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Mehrkosten für Stetigförderer Mehrkosten für die Ausrüstung der Übergabepunkte Änderungsaufwand an der Steuerung A B ++ o - - o + C - ++ o + - D o

24 Agenda 1. Ausgangssituation 2. Forschungsidee und -ziele 3. Vorgehensweise und bisherige Ergebnisse 4. Ausblick 24

25 Weiteres Vorgehen 1. Analyse der Einflussgrößen auf die Umschlagleistung und deren Wechselwirkungen: Einfluss der Lagerkonfiguration Einfluss der Stetigfördererkonfiguration Einfluss verschiedener Strategien 2. Bewertung in Abstimmung mit den Projektpartnern: Bewertung der Vor- und Nachteile der neuen Lagerkonzepte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Projektende: Oktober

26 Blick in die Zukunft Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 26