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Analytische Modellierung von Kommissioniersystemen zur systematischen Planungsunterstützung

 

Problemstellung

Kommissioniersysteme sind wichtige Bestandteile von Logistikketten. Zum einen stellen sie eine Schnittstelle zum Kunden dar, da in ihnen die Waren entsprechend dem Kundenwunsch zusammenstellt werden. Zum anderen verursachen Kommissioniersysteme hohe Logistikkosten, da sie häufig sehr personalintensiv sind. Aus diesem Grund kommt der Planung von Kommissioniersystemen eine besondere Bedeutung zu. Zudem zählt die Planung von Kommissioniersystemen zu den schwierigsten Aufgaben der Logistikplanung. Grund hierfür sind die äußerst unterschiedlichen Anforderungen die an Kommissioniersysteme gestellt werden. In Folge dessen haben sich in der Praxis eine Vielzahl von verschiedenen Verfahren, Techniken und Strategien etabliert. Die Aufgabe, das geeignete Kommissioniersystem aus dieser Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten auszuwählen, stellt für den Planer eine große Herausforderung dar. Der Planer muss sich auf seine Erfahrungen und Referenzprojekte verlassen, da es noch keine allgemeingültige Vorgehensweise gibt, die die gesamte Systemfindung umfasst. Dies führt zu einer subjektiv geprägten Entscheidung für eine Planungsvariante und somit zu einer geringen Transparenz im Planungsprozess.

Projektziel

Dieses Projekt soll Abhilfe schaffen indem ein analytisches Modell entwickelt wird, welches den Planer schnell und zielgerichtet bei der Grobplanung (Systemfindung) von Kommissioniersystemen unterstützt. Wesentliche Aufgabe des Modells ist die Berechnung der Leistung eines heterogenen Kommissioniersystems. Darüber hinaus soll der Planer auch bei der Datenaufnahme, beim festlegen der Planungsdaten und bei der Auswertung der berechneten Leistungsdaten unterstützt werden. In der ersten Phase repräsentiert das analytische Modell ein aus drei Grundkonzepten kombiniertes Kommissioniersystem. Diese drei Grundkonzepte haben sich in der Praxis durchgesetzt und decken nahezu alle Anwendungsgebiete ab. Durch den modularen Aufbau des Modells, sind spätere Erweiterungen um zusätzliche Kommissionierkonzepte möglich. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden die drei nachfolgenden Kommissionierverfahren implementiert. Beispiele für eine mögliche Realisierung finden sich in der Abbildung 1. (entsprechend der Aufzählung von links folgend)

  1. Kommissionierung mit statischer Bereitstellung, eindimensionaler Fortbewegung, manueller Entnahme und zentraler Abgabe.
  2. Kommissionierung mit statischer Bereitstellung, zweidimensionaler Fortbewegung, manueller Entnahme und zentraler Abgabe.
  3. Kommissionierung mit dynamischer Bereitstellung, manueller Entnahme und zentraler Abgabe.

 

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Abbildung 1 - Praxisbeispiele der genannten Kommissionierverfahren 1, 2 und 3 (v.l.)

 

Die Projektergebnisse sollen einen Beitrag zur methodischen und systematischen Planung von heterogenen Kommissioniersystemen leisten. Auf Basis des analytischen Modells sollen Sensitivitätsanalysen durchgeführt werden, die zum Ziel haben allgemeingültige Gestaltungsrichtlinien für Kommissioniersystem zu erarbeiten. Somit können die allgemeingültigen Ergebnisse des Modells in der Praxis Verwendung finden.

Vorgehensweise

Um die Komplexität des analytischen Modells beherrschbar zu halten, wurden im Vorfeld die Einflussfaktoren auf ein Kommissioniersystem analysiert. Im Modell werden nur die Einflussfaktoren aufgenommen, die die Ergebnisse wesentlich beeinflussen. In der Abbildung 2 sind einige Einflussgrößen, Anforderungen und Gestaltungsmöglichkeiten dargestellt.

 /fml/images/Forschung/analytische_modellierung_kommissioniersysteme/Einflußgrößen.jpg
Abbildung 2 - Gestaltungsmöglichkeiten, Anforderungen und Einflußgrößen von Kommissioniersystemen

Eine weitere Verringerung der Komplexität und damit des Berechnungsaufwandes wird durch die Clusterung des Artikelspektrums und des Auftragsspektrums erreicht. Bei der Clusterung werden Artikel bzw. Aufträge zu einer Artikel-  bzw. Auftragsgruppen zusammengefasst. Ziel der Clusterung ist es, möglichst homogene Artikel- bzw. Auftragsgruppen zu bilden. Dafür wurde ein Vorgehen für die Clusterung entwickelt, welches die Gruppen auf Grund einer maximal zulässigen Abweichung vom Mittelwert einer Gruppe bildet.

 /fml/images/Forschung/analytische_modellierung_kommissioniersysteme/Clusterung.jpg
Abbildung 3 - Beispiel für die Zuordnung eines Artikels zu einer Artikelgruppe auf Grund der Artikeleigenschaften

Das Modell wird modular aufgebaut, so dass eine spätere Erweiterung um andere Konzepte möglich ist. Das heißt: jedes Kommissionierkonzept wird in einem separaten Baustein zusammengefasst und für jeden Baustein wird ein Referenz Layout erstellt, welches über Parameter (z.B. Anzahl Gassen, Anzahl Regalzeilen, Regaltyp) an die projektspezifischen Anforderungen angepasst werden kann. Ebenso kann der Referenzprozess für einen Baustein angepasst werden. Dazu stehen Auswahlmöglichkeiten für die verschiedenen Prozessschritte (z.B. Informationsbereitstellung per Pickliste oder PC) zur Verfügung. Durch die klar definierten Schnittstellen zwischen den Bausteinen können die einzelnen Bausteine nach den Vorstellungen des Planers zu heterogenen Kommissioniersystemen kombiniert werden.
Zentrales Element bei der Unterstützung des Planers ist eine Datenbank in der sowohl die Originaldaten, die Planungsdaten, die Modellierung und die Ergebnisse gespeichert werden. Der Planer kann über ein Planungstool sein Kommissioniersystem aus den Bausteinen zusammenstellen und über Parameter die Bausteine an die projektspezifischen Anforderungen anpassen. Die anschließende Leistungsberechnung erfolgt ohne weitere Engriffe des Planers. Grundlage der Berechnung ist die Abbildung des Kommissionierprozess mit MTM-Zeitbausteinen. Für die genaue Ermittlung der Zeitstandards werden die Planungsdaten herangezogen. Für die „Person-zur-Ware“-Konzepte wird zusätzlich der erwartete Weg für die Bearbeitung eines Kommissionierauftrags berechnet. Dazu wird die Verteilung der Artikel im Lager, die Auftragsstruktur und die Wegstrategie berücksichtigt.
Neben dem eigentlichen Aufwand für Kommissionierung werden der Nachschubaufwand und der mögliche Aufwand für die Zusammenführung von Teilaufträgen berücksichtigt. Die Abbildung 4 zeigt schematisch den Aufbau des Modells.


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Abbildung 4 - schematische Darstellung des Modellaufbaus

 

Die Ergebnisse der Leistungsberechnung werden zu Kennzahlen verdichtet (z.B. „Positionen pro Stunde“,„Zeit pro Position“). Um für die Entscheidung auch monetäre Kennzahlen zur Verfügung zu stellen, besteht die Möglichkeit, die Investitionen für das modellierte Kommissioniersystem abzuschätzen. Durch eine statische und dynamische Kostenrechnung können so monetäre Kennzahlen (z.B. „Euro pro Position“) ermittelt werden.

Angestrebte Ergebnisse

Die Anwendung der erstellten Methode soll den Planer im Planungsprozess unterstützen. Durch das einheitliche Vorgehen bei der Bewertung von Planungsvarianten wird die Transparenz im Entscheidungsprozess erhöht. Die formale Beschreibung des Kommissioniersystems ermöglicht die Nutzung des Computers für die Berechnungen und erhöht dadurch die Planungsgeschwindigkeit. Neben dem praktischen Einsatz des analytischen Modells, ist ein Ziel des Forschungsvorhabens die gewonnenen Erkenntnisse im Rahmen von grundlegenden Untersuchungen von Kommissioniersystemen einzusetzen. So soll der Einfluss einzelner Planungsparameter auf die Leistung des Kommissioniersystems untersucht werden. Mit Hilfe dieser Sensitivitätsanalysen wird der Versuch unternommen, allgemeingültige Gestaltungsrichtlinien für Kommissioniersysteme zu erstellen.
Zum Beispiel wurde bereits der Einfluss der Zonenlänge beim sogenannten „Zonepicking“ in Hinblick auf die Auftrags- und Artikelstruktur untersucht. Auszüge aus den Ergebnissen sind in den Abbildungen 5 und 6 dargestellt. Durch diese Untersuchung konnte die Gegenläufigkeit der Basis- und Wegzeit quantitativ nachgewiesen werden.

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Abbildung 5 - Gesamtzeit pro Position in Abhängigkeit der Zonenlänge

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Abbildung 6 - Kosten pro Position in Abhängigkeit der Zonenlänge

 


 

 

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Veröffentlichungen

 2016

Galka, S.; Günthner W.A.
Einfluss von Artikeleigenschaften auf die Entnahmezeit in Kommissioniersystemen
In: Karl-Heinz Wehking, Tagungsband 12. Fachkolloquium WGTL, Universität Stuttgart IFT, Stuttgart, 2016, S. 107-127, ISBN 978-3-00-054201-5

Galka, S.; Günthner W.A.
Kombination von analytischen Modellen und Simulationsmodellen zur Leistungsbeurteilung von Kommissioniersystemen
In: Univ. - Prof. Dr. - Ing. habil. Prof. E. h. Dr. h. c. mul t. Michael Schenk, 21. Magdeburger Logistiktage »Logistik neu denken und gestalten«, Fraunhofer - Institut für Fabrikbetrieb und - automatisierung IFF, Magdeburg, 2016

 2013

Galka, S.; Klenk, E.;Günthner, W.A.
Planning of production supermarkets for production supply
2013 IEEE International Conference on Service Operations and Logistics, and Informatics (SOLI 2013), IEEE, Dongguan, 2013, S. 456-461, ISBN 978-1-4799-0529-4

 2011

Galka, S.; Günthner, W. A.
Identificando fatores de influencia
f+h Intralogistica (2011), S. 16-18

 2010

Galka, S.; Günthner, W. A.; Ulbrich, A.
Simulation in der Grobplanungsphase - auf der Suche nach dem richtigen Kommissioniersystem
Integrationsaspekte der Simulation: Technik, Organisation und Personal, 2010, S. 277-284, ISBN 978-3-86644-558-1

Galka, S.;Günthner, W. A.; Ulbrich, A.
Planning of order-picking-systems with support of discrete simulation
Logistik and Supply Chain Management, 2010, S. 132-139, ISBN 978-5-74222-585-0

Galka, S.; Günthner, W. A.; Ulbrich, A.
Planung und Auswahl von Kommissioniersystemen
MTM in einer globalisierten Wirtschaft, 2010, S. 201-220, ISBN 978-3-86880-091-3

Ulbrich, A.; Galka, S.; Günthner, W. A.
Secure Planning of Order Picking Systems with the Aid of Simulation
Proceedings of the Forty-Third Annual Hawaii International Conference on System Sciences 2010, Koloa, Kauai, Hawaii, USA, 2010, ISBN 1530-1605
 pdf -Dokument

 2009

Günthner, W. A.; Galka, S.; Ulbrich, A.
Auf der Suche nach dem richtigen Kommissioniersystem
Maschinenbau-Revue 2009. Das Schweizer Industriemagazin - Jahreshauptausgabe 2009 (2009), S. 85-87
 mehr Informationen...

Walch, D.; Galka, S.; Günthner, W. A.
Zwei auf einen Streich - Integrative Planung von Kommissionierprozessen durch die Kombination von MTM und der Leitmerkmalmethode
In: Landau, K., Produktivität im Betrieb, Ergonomia Verlag, Stuttgart, 2009, S. 249-253, ISBN 978-3-9350-915-5
 pdf -Dokument

Ulbrich, A.; Galka, S.; Günthner, W. A.
Restructuring Of An Order Picking System For A Mail Order Company
Proceedings of the 23rd EUROPEAN Conference on Modelling and Simulation ECMS2009, Madrid, Spanien, 2009, ISBN 978-0-95530-188-9
 pdf -Dokument

Günthner, W. A.; Galka, S.; Ulbrich, A.
Das Legoprinzip für die Planung von Kommissioniersystemen
Logistics and Supply Chain Management: Modern Trends in Germany and Russia, Cottbus, 2009, S. 243-250, ISBN 2-86727-909-8
 mehr Informationen...

Günthner, W. A.; Galka, S.; Ulbrich, A.
Neue Werkzeuge für die Planung von Kommissioniersystemen
Jahrbuch Logistik 2009. Theorie für die Praxis., 2009, S. 285-289, ISBN 3-98094-125-6
 mehr Informationen...

 2008

Galka, S.
Auf der Suche nach dem richtigen Kommissioniersystem - Methoden für die Planung und Auswahl
"Tagungsband des Logistiksymposiums ""Erschließung von Produktivitätspotenzialen in der Logistik""", Lehrstuhl fml, Garching, 2008, S. 7/1-7/16

Galka, S.; Günthner, W. A.
Analytische Modellierung von Kommissioniersystemen zur systematischen Planungsunterstützung
Tagungsband zum 4. Fachkolloquium der WGTL, Technische Universität Chemnitz, Chemnitz, 2008, S. 41-49, ISBN 978-3-98125-540-9
 pdf -Dokument

Günthner, W. A.; Galka, S.; Ulbrich, A.
Analytische Untersuchung der Flexibilität von Logistiksystemen am Beispiel von Kommissioniersystemen
Tagungsband Berlin-Brandenburg Konferenz 2008: Logistikinnovationen - Erfolg in einem vernetzten Europa, VW Vertriebszentrum Ludwigsfelde, Ludwigsfelde, 2008, S. 46-58, ISBN 978-3-93966-595-3
 pdf -Dokument

Ulbrich, A.; Galka, S.; Günthner, W. A.
Investigation of the Influences of Article and Order Structure on the Dimensioning of Zone-Picking-Systems
Proceedings of the 22nd EUROPEAN Conference on Modelling and Simulation ECMS2008, Nicosia, Zypern, 2008, S. 434-440, ISBN 978-0-95530-185-8
 pdf -Dokument

Galka, S.; Ulbrich, A.; Günthner, W. A.
Performance Calculation for Order Picking Systems by Analytical Methods and Simulation
Logistics and Supply Chain Management: Trends in Germany and Russia DR-LOG 08, Publishing House of the St. Petersburg State Polytechnical University, Moskau, Russland, 2008, S. 248-258, ISBN 978-5-74221-810-4
 pdf -Dokument

 2007

Ulbrich, A.; Galka, S.; Günthner, W. A.
Simulation Of Multi-Level Order-Picking Systems Within Rough Planning For Decision Making
Proceedings of the 21st EUROPEAN Conference on Modelling and Simulation ECMS 2007, Prag, Tschechische Republik, 2007, S. 542-547, ISBN ISBN 978-0-95530-182-7
 pdf -Dokument




Vorträge

 2013

Galka, S; Klenk, E.
Planning of production supermarkets for production supply
2013 IEEE International Conference on Service Operations and Logistics, and Informatics, Dongguan, 2013

 2010

Galka, S.
Planning of order-picking-systems with support of discrete simulation
DR-Log 2010, Petersburg, 2010

Galka, S.
Simulation in der Grobplanungsphase - auf der Suche nach dem richtigen Kommissioniersystem
ASIM-Fachtagung Karlsruhe, Karlsruhe, 2010

 2009

Ulbrich, A.; Galka, S.
Auf der Suche nach dem richtigen Kommissioniersystem
"6. Kommissionier-Fachtagung ""Kommissioniersysteme verbessern in Ergonomie und Effizienz"". Fachseminar des Kompetenzzentrums für Verkehr und Logistik der Weser-Ems-Region LOGIS.NET", Osnabrück, 2009
 pdf -Dokument

Ulbrich, A.; Galka, S.; Günthner, W. A.
Restructuring Of An Order Picking System For A Mail Order Company
23rd EUROPEAN Conference on Modelling and Simulation ECMS2009, Madrid, Spanien, 2009

Galka, S.; Ulbrich, A.
Das Legoprinzip für die Planung von Kommissioniersystemen
DR-Log 2009, Cottbus, 2009

Galka, S.
Neue Werkzeuge für die Planung von Kommissioniersystemen
"Arbeitskreissitzung des RKW ERFA Kreises ""Logistik"" (Rationalisierungskuratorium der bayrischen Wirtschaft)", Garching, 2009

Ulbrich, A.; Galka, S.
Neue Werkzeuge für die Grobplanung von Kommissioniersystemen
"Forum IV ""Forschen für die Praxis - Innovationen in der Kommissionierung"" auf der LogiMAT 2009", Stuttgart, 2009
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 2008

Galka, S.
Auf der Suche nach dem richtigen Kommissioniersystem - Methoden für die Planung und Auswahl
"Logistiksymposium ""Erschließung von Produktivitätspotenzialen in der Logistik""", Garching, 2008

Günthner, W. A.; Galka, S.; Ulbrich, A.
Analytische Untersuchung der Flexibilität von Logistiksystemen am Beispiel von Kommissioniersystemen
Berlin-Brandenburg Konferenz 2008: Logistikinnovationen - Erfolg in einem vernetzten Europa, 2008
 pdf -Dokument

Ulbrich, A.; Galka, S.; Günthner, W. A.
Investigation of the Influences of Article and Order Structure on the Dimensioning of Zone-Picking-System
22nd EUROPEAN Conference on Modelling and Simulation ECMS2008, Nicosia, Zypern, 2008
 pdf -Dokument

Galka, S.
Neue Wege bei der Planung von Kommissioniersystemen
Forum Campus Intralogistik auf der CeMAT 2008, 2008
 pdf -Dokument

Galka, S.; Ulbrich, A.; Günthner, W. A.
Performance Calculation for Order Picking Systems by Analytical Methods and Simulation
Logistics and Supply Chain Management: Trends in Germany and Russia DR-LOG 08, Moskau, Russland, 2008
Download in Vorbereitung

Ulbrich, A.; Galka, S.
Fallbeispiel zur simulationsgestützten Planung eines Kommissioniersystems
"LIZ-Demo-Tag mit dem Thema ""Planung von Kommissioniersystemen"" am 08. Februar 2008", München, 2008
 pdf -Dokument

Galka, S.; Ulbrich, A.
Zentrale Anforderungen an die Kommissionierung
"LIZ-Demo-Tag mit dem Thema ""Planung von Kommissioniersystemen"" am 08. Februar 2008", München, 2008
 pdf -Dokument

Galka, S.
Analytische Methoden für die Planung von Kommissioniersystemen
"liz-Demo-Tag zum Thema ""Planung von Kommissioniersystemen""", 2008
 pdf -Dokument

Ulbrich, A.; Galka, S.
Bausteine für die Simulation von Kommissioniersystemen
"LIZ-Demo-Tag mit dem Thema ""Planung von Kommissioniersystemen"" am 08. Februar 2008", München, 2008
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Kontakt

Lehrstuhl fml
Technische Universität München
Boltzmannstraße 15
D-85748 Garching

 

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Projektpartner

gefördert von der

 

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Veröffentlichungen

Galka, S.
Neue Wege bei der Planung von Kommissioniersystemen
Vortrag auf dem Forum des Campus Intralogistik auf der CeMAT 2008, Hannover, 29.05.2008


Galka, S.; Ulbrich, A.; Günthner, W.A.
Performance Calculation for Order Picking Systems by Analytical Methods and Simulation
Logistics and Supply Chain Management: Trends in Germany and Russia DR-LOG 08, Publishing House of the St. Petersburg State Polytechnical University 2008, Moskau, Russland, ISBN 978-5-7422-1810-4


Galka, S
Analytische Methoden für die Planung von Kommissioniersystemen
Vortrag im Rahmen des liz-Demo-Tag zum Thema "Planung von Kommissioniersystemen"


Galka, S.; Ulbrich, A.
Zentrale Anforderungen an die Kommissionierung
LIZ-Demo-Tag mit dem Thema "Planung von Kommissioniersystemen" am 08. Februar 2008, Logistikinnovationszentrum, München

(Eine Auflistung aller Veröffentlichungen finden Sie auf der Mitarbeiterseite. Für ausgewählte Artikel besteht die Möglichkeit der Ansicht.)