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Routenzug 4.0 - Planung von dynamischen, vernetzten Routenzugsystemen

 

Ausgangssituation

Routenzugsysteme ermöglichen eine hochfrequente und effiziente Bereitstellung von Material in Fertigungs- und Montagebereichen aus Lagerbereichen. Sie verkehren heute zumeist auf festen Routen zwischen einem Bahnhof (Quelle) und mindestens zwei Bedarfsorten (Senken) nach einem festen Fahrplan. Somit eignen sich Routenzugsysteme vor allem bei einer hohen Anzahl an Bereitstellorten, großen Abständen zwischen den Bereitstellorten sowie bei einem konstanten Durchsatz und einer konstanten Versorgungsfrequenz. In der Praxis kann jedoch festgestellt werden, dass die Transportbedarfe zur Belieferung von variantenreichen Montagelinien teilweise starken Schwankungen unterliegen. Transportbedarfsschwankungen treten u. a. aufgrund folgender Ursachen auf: 1) Variantenvielfalt und Schwankungen im Produktionsprogramm, 2) stochastische Schwankungen aufgrund unterschiedlicher Behälterreichweiten und 3) unbekannte und schwankende Zeitspanne zwischen Verbrauch und Bedarfsauslösung.

Die auftretenden Transportbedarfsschwankungen haben zur Folge, dass bei statischer Routenzugplanung mit festen Routen und festen Fahrzeiten immer entweder weniger oder mehr Material transportiert werden muss als in der Planung unter der Annahme konstanter Bedarfe festgelegt wurde. Treten zu bestimmten Zeiten Bedarfsspitzen auf, muss im operativen Betrieb mit einer verspäteten Bereitstellung des Materials an der Montagelinie gerechnet werden oder es müssen aufwändige und kostenintensive Sondertransporte veranlasst werden. Um verspätete Lieferungen oder Sondertransporte zu vermeiden, können Zusatzkapazitäten eingeplant werden. Dies hat jedoch zur Folge, dass das Routenzugsystem in Phasen mit niedrigem Transportaufkommen nicht ausgelastet ist und das System nicht effizient betrieben werden kann.

Ein Ansatz im Umgang mit schwankenden Transportbedarfen ist die dynamische Steuerung von Routenzugsystemen. Dabei werden Touren und Routen auf Basis von Echtzeitdaten aus dem Prozess laufend neu berechnet und auf die im System vorhandenen Ressourcen verteilt. Für die Umsetzung von dynamisch gesteuerten Routenzugsystemen werden aktuell Algorithmen zur dynamischen Tourenbildung entwickelt. Neben den geeigneten Steuerungsalgorithmen müssen jedoch auch die technische und die organisatorische Gestaltung von dynamischen Routenzugsystemen betrachtet werden.

Zielsetzung

In dem Forschungsprojekt werden die Auswirkungen dynamischer Steuerungsansätze auf die prozessuale, organisatorische und technische Gestaltung von Routenzugsystemen untersucht. Ziel ist die Entwicklung einer Methodik für eine ganzheitliche Bewertung und Umsetzung von dynamischen Routenzugsystemen im industriellen Umfeld unter Berücksichtigung von Steuerung, Prozess und Technik.

Die Methodik soll es Anwendern ermöglichen, verschiedene Steuerungs- und Prozessvarianten sowie verschiedene technische Umsetzungsvarianten auf Basis quantitativer und qualitativer Faktoren vergleichen und je nach Anwendungsszenario die optimale Variante für die Umsetzung auswählen zu können.

 

Routenzug 4.0

 

Vorgehensweise

Das Forschungsprojekt in Kooperation mit der MAN Truck & Bus AG gliedert sich in vier Arbeitspakete. Im ersten Arbeitspaket werden bestehende Routenzugsysteme auf auftretende Transportmengen-schwankungen, bestehende Steuerungsprinzipien sowie auf technische Umsetzungsvarianten untersucht. Ziel ist die Definition von Anforderungen zur Umsetzung von dynamischen Routenzugsystemen. Parallel zur Ist-Analyse erfolgt eine Literatur- und Technologierecherche zum aktuellen Stand der Digitalisierung und Automatisierung in Routenzugsystemen.

Im zweiten Arbeitsschritt soll auf Basis der abgeleiteten Anforderungen und der Technologierecherche die benötigte Methodik zur ganzheitlichen Gestaltung und Bewertung von dynamischen, vernetzten Routenzugsystemen entwickelt werden. Dafür werden zunächst Beschreibungsmodelle für die verschiedenen Prozessvarianten für Material- und Informationsfluss sowie für die verschiedenen technischen Umsetzungsbvarianten je nach dynamischem Steuerungsansatz erstellt. Anschließend wird eine Methodik zur Dimensionierung und zur ganzheitlichen Bewertung der verschiedenen Planungsvarianten entwickelt.

Im dritten Arbeitspaket erfolgt die Implementierung der entwickelten Methodik in ein anwenderfreundliches Planungstool, bevor im letzten Arbeitspaket die Evaluation der Methodik und des Tools bei Anwendern in der Industrie erfolgt.


 

Das Forschungsprojekt wird im Rahmen der Kooperation der MAN Truck & Bus AG und der Technischen Universität München (MAN.TUM) durchgeführt.

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Ansprechpartner

 

Tel  +49.89.289.15931
Fax  +49.89.289.15922
E-Mail: fabian.hormes@tum.de

Raum MW 0501

 

Projektpartner

MAN Truck & Bus AG