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Integrierte Lagersystemplanung
Auslegungsverfahren für automatische Lagersysteme mit integrierten Lagerbetriebs­strategien.

Zielsetzung

Im Verlauf des Projektes soll eine Methodik erarbeitet werden, die eine schnelle und einfache Auswahl des optimalen automatischen Lagers für einen speziellen Einsatzfall ermöglicht. Im Verlauf der Planung gilt es, mögliche Planungsalternativen zu identifizieren und auf ihre Eignung zu untersuchen. Dabei sollen auch gegenläufige Einflussfaktoren auf den Lagerdurchsatz berücksichtigt und eine Auswahl der tatsächlich kosten- und leistungsoptimalen Varianten ermöglicht werden. 
 
Dazu ist notwendig, bestehende Verfahren zur Ermittlung der Durchsatzleistung mit einer Bewertung der dabei entstehenden Investitionskosten zusammenzuführen. Mit Hilfe von Optimierungsalgorithmen wird dann nach technisch möglichen Varianten gesucht, die alle Anforderungen hinsichtlich Durchsatzleistung, Stellplatzanzahl und räumlichen Restriktionen erfüllen. Durch die integrierte Bewertung der Investitionskosten entsteht somit ein für die Planung verwendbares Werkzeug, mit dessen Hilfe eine schnelle und kostenoptimale Variantenauswahl in der Grobplanungsphase sichergestellt werden kann.
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Motivation

Bisher werden die Zielgrößen Stellplatzanzahl, Durchsatzleistung und Wirtschaftlichkeit bei der Auslegung von Lagersystemen getrennt betrachtet, obwohl sie miteinander in starker Wechselwirkung stehen.
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Bei einfachtiefer Lagerung und einem Einfachlastaufnahmemittel sind die Zusammenhänge noch relativ einfach zu überblicken: Die Verwendung einer größeren Regalwand erhöht die Stellplatzanzahl, führt gleichzeitig aber auch zu einer geringeren zu erwartenden Durchsatzleistung durch die im Mittel längeren Fahrwege.
Beim Einsatz komplexerer Lagerkonfigurationen, wie z.B. doppeltiefer Lagerung oder der Verwendung mehrerer Lastaufnahmemittel, steigt der Einfluss der Lagerbetriebsstrategie auf die zu erwartende Leistung, die dadurch schwieriger abzuschätzen ist. Aus diesem Grund finden komplexere Lagerkonfigurationen in der Planung häufig kaum Beachtung, obwohl sie eventuell Komponente eines optimalen Systems sein könnten.

Planungsvorgehensweise

Die angestrebte Methodik gliedert sich in vier Arbeitsschritte. Ausgangspunkt des Auslegungsvorganges ist die Ermittlung von Anforderungen, die an das geplante Lagersystem gestellt werden. Dazu gehören statische und dynamische Größen, welche in Form von Lastprofilen festgehalten werden.
Nach der Festlegung dieser Anforderungen kann eine Auswahl der infrage kommenden technischen Lagersystemkonfigurationen (Art, Anzahl und Lage der Lastaufnahmemittel, Lagertiefe und Tiefe der Gasse) getroffen werden. Um die Lagerbetriebsstrategie im Sinne der integrierten Lagersystemplanung als Parameter verwenden zu können, werden verschiedene Lagerbetriebsstrategien den Lagerkonfigurationen zugeordnet, die zusammen technisch und organisatorisch sinnvolle Kombinationen bilden. Bereits hierbei soll der Planer von dem zu entwickelnden Planungswerkzeug unterstützt werden. Der Suchraum des Planungswerkzeugs umfasst dadurch sowohl technische als auch organisatorische Aspekte.
/fml/images/Forschung/Integrierte Lagersystemplanung/Planungsvorgehensweise.jpgDer nächste Schritt stellt den Kern der vorgesehenen Planungsvorgehensweise dar: Es erfolgt die Dimensionierung der in den vorangegangenen Schritten entwickelten Varianten. Diese erfolgt jedoch im Gegensatz zur herkömmlichen Lagersystemplanung nicht eindimensional, indem die Eignung einer bereits dimensionierten Planungsvariante nachgewiesen wird, sondern als mehrdimensionale Optimierung. Hierbei werden vorher definierte Parameter (wie z.B. die Größe der Regalwand, Anzahl der Gassen etc.) variiert und die Systemkomponenten so dimensioniert, dass die Anforderungen in Hinblick auf die Leistung bei minimalen Kosten für die in dieser Konfiguration verwendeten Komponenten erfüllt werden. Parallel zur Ermittlung der Leistungsfähigkeit der einzelnen Varianten muss die Ermittlung der Kosten für die in dieser Dimensionierung verwendeten Lagerkomponenten erfolgen. Voraussetzung für diese Vorgehensweise ist die schnelle Ermittlung der Umschlagleistung der Systemvarianten in ihren unterschiedlichen Dimensionierungen. Neben einem Modul zur Kostenberechnung ist daher ein Durchsatzberechnungs¬modul Kern des Werkzeugs. Dieses Modul kombiniert verschiedene bestehende Verfahren zur Durchsatzermittlung (analytische Methoden, simulative und kennfeldbasierte Verfahren).
Ziel der Auslegung ist es, möglichst kostengünstige Varianten zu finden, die dennoch die in der Anforderungsanalyse festgelegte Umschlagleistung erbringen und dabei alle sonstigen Randbedingungen (wie z.B. räumliche Restriktionen) einhalten. Im letzten Schritt kann der Planer aus den gefundenen Lösungen die geeignetste auswählen und die ermittelten optimalen Konfigurationen in die Feinplanung übernehmen.
 

Nutzen

Das Planungswerkzeug ermöglicht es, in einer sehr frühen Planungsphase einen guten Überblick über sinnvolle technische Lösungen und deren Investitionsaufwand zu erhalten.
Durch die Variantengenerierung werden neben den Standardlösungen auch komplexe Systemvarianten betrachtet, die sonst vernachlässigt oder nur mit sehr hohem Planungsaufwand berücksichtigt werden können. Durch die Optimierung werden die Varianten bezüglich Durchsatz und Wirtschaftlichkeit optimiert und ermöglichen somit eine fundierte und abgesicherte Auswahl. Die frühe Kenntnis der Investitionskosten ermöglicht Planungssicherheit und die technische Auslegung erleichtert die Feinplanung. 
 
 

Abschlussbericht

Günthner, W.A., Atz, T., Ulbrich, A.
Integrierte Lagersystemplanung
Dieser Forschungsbericht entstand im Rahmen des IGF-Vorhabens 15990 N „Integrierte Lagersystem-planung“
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Das IGF-Vorhaben 15990 N/1 der Forschungsvereinigung Bundesvereinigung Logistik (BVL) e.V. wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

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