Planung und Simulation intralogistischer Systeme

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1 Planung und Simulation intralogistischer Systeme 1. Einführung und Definitionen 2. Problemstellung und Notwendigkeit 3. Einsatzmöglichkeiten der Simulation 4. Anwendung und Beispiele Dr.-Ing. Axel Schönknecht Seite 1

2 Nach VDI-Richtlinie 3633, 1993: o Simulation ist die Nachbildung eines Systems mit seinen dynamischen Prozessen in einem Modell, um zu Erkenntnissen zu gelangen, die auf die Wirklichkeit übertragbar sind Simulationsmodelle bilden die Vernetzung zwischen Ressourcen, Prozessen und Abläufen ab und ermöglichen den dynamischen Betrieb einer geplanten oder realen logistischen Anlage in einem Computer Simulatoren liefern sowohl qualitative als auch quantitative Ergebnisse, die in der Realität gar nicht oder nur mit einem enormen Kostenaufwand ermittelt bzw. unerwünscht eintreten würden Simulationsumgebungen stellen Materialflussobjekte, Informationsträger und Vernetzungsmechanismen in Bausteinform zur Verfügung 1. Einführung und Definitionen Seite 2

3 Markt- und Umwelteinflüsse Unternehmensstrategie: - MoB, JIT - Qualität - Lieferfähigkeit - Service Beschaffung Produktion Distribution Strukturplanung: - Versender, Empfänger - Transportgüter - Materialfluss - Lager- und Pufferstandorte Fertigungssystem Zulieferbetrieb Lager Kunde Innerbetrieblicher Transport Fertigung Fertigproduktlager Systemplanung: - Transporthilfsmittel - innerb. Transport - Disposition und Steuerung - Lagersysteme - Personalbedarf Simulation in der Planungshierachie Seite 3

4 Wann ist Simulation notwendig? es existiert kein scharfes Kriterium Anhaltspunkt: Dynamik und Komplexität treffen aufeinander o Zeitliche und örtliche Überschneidungen von Objekten o Ressourcennachfrage größer als Angebot o stochastische Einflüsse o Hoher Detaillierungsgrad einer Prozessdarstellung gefordert o Dynamische Visualisierung gefordert kein mathematisches Modell oder Gleichungssystem in annehmbarer Zeit aufstellbar (Nachvollziehbarkeit, Transparenz) Systemantworten auf EDV-Ebene gefordert 2. Problemstellung und Notwendigkeit Seite 4

5 Innerbetrieblicher Transport mit Gabelstaplern 100m gerade Fördertechnik Kontakt der Kollisionsradien Interaktionen zwischen Gabelstaplern nur schwer mit Gleichungssystem beschreibbar V= s/t Beispiele für Simulationsnotwenigkeit Seite 5

6 Simulationsprinzipien kontinuierlich diskret zeitorientiert prozeßorientiert ereignisorientiert stochastisch deterministisch Simulationsprinzipien Seite 6

7 Realität Simulation berechnet und optimiert nicht! Analyse/Abstraktion Modellerstellung Kalibrierung Experimente Parameter/Modelländ. Ergebnisse Bewertung Lösung/Empfehlung Vorgehensweise bei einer Simulationsstudie Seite 7

8 Logistische Anwendungsfelder Zeitliche Einsatzphasen Planung Realisierung Betrieb Innerbetriebliche Materialflusssysteme z.b. Produktion, Terminals, Flughäfen und Schiffbau Lagerstruktur und Lagerabläufe z.b. Einzel- und Versandhandel, Verlader und Speditionen Multimodaler Transport z.b. Supply Chains, Transportketten, Umschlag und Verkehr 3. Einsatzmöglichkeiten der Simulation Seite 8

9 Typische Anwendungen der Simulation in diesem Aufgabenfeld sind: - Ermittlung oder Prüfung eines auf Artikelstruktur und Artikelumschlag abgestimmten Lagerlayouts - Bestimmung von Kapazitätsgrenzen - Dimensionierung oder Auswahl geeigneter Lagerbediengeräte und Kommissioniersysteme - Vergleich manueller, teilautomatischer und vollautomatischer Kommissioniersysteme - Überprüfung von Durchsatzleistungen - Entwicklung und Test von Ein- und Auslagerstrategien - Beobachtung des Zusammenspiels verschiedener Lagerbereiche, Suche von potentiellen Engpässen - Ablaufoptimierung - Quantifizierung der Betriebskosten Planung von Lagerstrukturen und Abläufen Seite 9

10 Teilestrom vom AKL Teilestrom vom AKL Kommissionierte Ziele der Simulation: Aufträge - Anzahl der notwendigen Kommissionierplätze - Mitarbeiteranzahl pro Kommissionierplatz - Bewertung von Schichtsystemen Untersuchungsbereich - Dimensionierung der Fördertechnik - Sicherstellung der Durchsatzleistung des Lagers - Grenzleistung des AKL bestimmen Teilestrom aus anderen Lagerbereichen Kommissionierte Aufträge Beispielkommissionierzone "Ware zum MA" Seite 10

11 Typische Anwendungen der Simulation in diesem Aufgabenfeld sind: - Stufenweise Inbetriebnahme der Lagerverwaltungs- und Steuerungssoftware mit Hilfe virtueller Lagerbereiche und Lagerbediengeräte (Materialflussstecker) - Testen der Lagerverwaltungs- und Steuerungssoftware unter simulierten Echtbedingungen (Realbetrieb kann ungestört weiter laufen, Verhinderung eines EDV-GAU) - Optimierung der Kommunikationsstruktur - Test verschiedener Übertragungskanäle (TCP, IP, Datenbankschnittstellen, serielle Schnittstellen, DUST-Konverter etc.) - Suche der idealen Anordnung der I-Punkte im Materialfluss Realisierung von Lagerprojekten Seite 11

12 Simulation Telegramme Lagerabbildung Telegramme Lagerverwaltungs- und Steuerrechner Realität Testen von LVS und LSS Seite 12

13 Lagerverwaltung Artikel XY? Artikel XY ok g? ok Artikel Artikel XY XY Einlagerziel? auf YZ Artikel XY Einlagerziel YZ Lagersteuerung LE 0815 Artikel XY am WE LE 0815 LE 0815 LE Artikel XY auf Artikel 0815 XY LE 0815 Artikel LE 0815 Waage vor RBG XY Artikel XY auf RBGvon Waage g von WE nach EP nach Waage Schnittstelle RBG nach YZ RBG LE 0815 nach Artikel EPXY auf YZ RBG frei WE WA Typischer Informationsfluss in Lägern Seite 13

14 Ziele der Simulation: - funktionale und qualitative Prüfung des Lagersteuerungsund Lagerverwaltungssystems (Abnahme der Software) - Festlegung der Identifikations- und Meldepunkte - Entwicklung von stabilen Kommunikationsverfahren (z.b. Wiederaufnahme des Betriebes nach Systemabsturz) - Unterstützung bei der Fehlersuche bei Fehlfunktionen Simulation zur Realisierung eines HRL Seite 14

15 Typische Anwendungen der Simulation in diesem Aufgabenfeld sind: - Permanente Verfeinerung der Ein- und Auslagerstrategien - Prüfung der Auswirkungen von Artikelstruktur- und Artikelmengenänderung - Optimale Personaldisposition bei bekannten Auftragsdaten, Messung der Personalauslastung im Vorwege - Simulation des Lagerablaufes bei Erweiterung des Kerngeschäfts oder Hinzunahme neuer Dienstleistungen - Schulung und Einweisung des Personals - Visualisierung der Lagerzustände Permanente Lageroptimierung Seite 15

16 Ziele der Simulation: - Entwicklung eines Prognosetools für die operative Tagesplanung auf Basis der aktuellen Auftragsdaten - Erkennen von Engpässen und Lastspitzen - Auslösen des rechtzeitigen Nachschubs - Bessere Einbindung der LKW - Aussagen über die Auswirkung der Einbindung von Neukunden und veränderten Auftragsstrukturen "MA zur Ware" Kommissionierung Seite 16

17 Ziele der Simulation: - Leistungsmessung eines neuen Umschlagverfahrens - Dimensionierung von Flächen, Blöcken und der Anzahl der Geräte - Entwicklung von Ein- und Auslagerstrategien Beispiel für ein Containerblocklager Seite 17

18 Fazit: Simulation gibt Planungs- und Investitionssicherheit Schwachstellen werden im Vorfeld entdeckt Systeme werden nur so groß dimensioniert wie erforderlich Inbetriebnahmezeiten sinken Transparenz über die logistischen Prozesse Permanente Optimierung ohne Störung des realen Betriebes Jedoch keine gute Simulation ohne guten Simulanten! Seite 18

19 Unterlagen unter: Seite 19