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7. Fachkolloquium der WGTL „Integrierte Lagersystemplanung“
M.Sc.Thomas Atz
Hannover, 03.05.2011CeMAT 2011
fml - Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss LogistikProf. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing. W. A. Günthner
Technische Universität München
fml – Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik • Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing. W. A. Günthner • Technische Universität München
Technische Universität MünchenDieses Forschungsprojekt (IGF-Forschungsvorhaben AiF-Nr. 15990N) wird im Auftrag der Bundesvereinigung Logistik (BVL) e.V. durch-geführt und aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AiF) gefördert.
Problemstellung
Investi-
Einflussfaktoren auf die Lagerauswahl:
tionsauf-wand
Um-hlStellplatz-
Lager-
schlags-leistung
Stellplatzanzahl
gauswahl
Lager-konfigura-Lager-
strategie gtion
Platz-bedarf
strategie
bedarfQuelle Bild: A.T.U. (Auto-Teile-Unger) -Distributionszentrum Weiden/Opf.
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Ergebnis: suboptimale automatische Lagersysteme
Entwicklung einer neuen Planungsmethodik
Ziele und Arbeitsschritte
g gZusammenführen der Leistungs-, Stellplatz- und KostenberechnungMehrdimensionale OptimierungEntwickeln eines Demonstrators
Vorgehensweise
Bestimmung der Lagergeometrie und Stellplatzanzahl
Lagergeometrie u. Stellplatzanzahl
Berechnung Umschlagsleistung
Ermittlung Kosten
Implementierung Demonstratorund Validierung
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Planungsvariante
Lagerkonfiguration(physischer Aufbau des Lagers)
Lagertiefe (einfachtief / doppeltief)Lagertiefe (einfachtief / doppeltief)Anzahl der LastaufnahmemittelGassenbreite (einfachbreit / doppelbreit)Wirkungsbereich RBG (eingassig/mehrgassig)Wirkungsbereich RBG (eingassig/mehrgassig)Lage und Anzahl der Übergabepunkte
LagerstrategienLagerstrategien(operativer Ablauf der Arbeitsspiele)
Einlagerstrategien
Auslagerstrategien
Umlagerstrategien
Fahrwegstrategien
Skizzen praxisrelevanter Lagerkonfigurationen(Draufsicht)
Fahrwegstrategien
DimensionierungA hl A i ht d A d d St ll lät
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Anzahl, Ausrichtung und Anordnung der Stellplätze
BERECHNUNG DER G G OLAGERGEOMETRIE UND DER
STELLPLATZANZAHL5fml – Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik • Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing. W. A. Günthner • Technische Universität München
STELLPLATZANZAHL
Berechnung der Lagergeometrie und der Stellplatzanzahl
Ziel: Berechnung Anzahl der Stellplätze und der Lagergeometrieg p g gAusgangsbasis für die Berechnung der Kosten und der Umschlagsleistung
Abmessungen der
Freimaße, Aushubhöhen, Wanddicke,
Abmessungen der Ladeeinheiten Abstände der
RegaleDachdicke
Anzahl SpaltenpAnzahl EbenenAnzahl LagergassenRegalbediengerätÜ
Gangbreite,Anfahrmaße,max. Höhe
ÜbergabepunkteAbmessungen des Übergabeplatzesund der Pufferstrecke
Leistungs- und kostenrelevante Daten (z.B. Länge und Höhe d R l d t
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des Regals, verwendete Lagerkomponenten)
Quelle Bild: Galler, Lager und Regaltechnik
BERECHNUNG DER SC GS S GUMSCHLAGSLEISTUNG
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Berechnung der Umschlagsleistung
Ziel: Einheitlicher Ansatz zur Bestimmung der Umschlagsleistung unterschiedlich
Spielzeit für mehrere Regalgassen
g g gausgeprägter Lagersysteme
Spielzeit für mehrere RegalgassenAnzahl LagergassenSequenzierungsstrategie
Spielzeit für eine RegalgasseSpielartIntensität der MaterialflüsseAnzahl und Lage der ÜbergabepunkteLagerkonfigurationLagerstrategieng g
Spielzeitkomponenten
EinfahrzeitQuerfahrzeit
Querfahrzeiten für Ein-und Umlagerung in der
LastzykluszeitMastausschwingzeitQuerfahrzeit
RegalwandabmessungenLage ÜbergabepunkteKinematische Eigenschaften RBG
und Umlagerung in der Nähe des Auslagerfachs
RegalwandabmessungenLagerfachabmessungenFüllgradKinematische Eigenschaften RBG
MastausschwingzeitTotzeitZwischenfahrzeit
RegalwandabmessungenLagerfachabmessungenL Üb b ktKinematische Eigenschaften RBG
LagerstrategieLage ÜbergabepunkteKinematische Eigenschaften RBG
stochastisches Fahrzeitmodell stochastisches Umgebungsmodell deterministische Modelle
8fml – Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik • Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing. W. A. Günthner • Technische Universität München
mathematisches Gesamtmodell mit Untermodellen und Einflussgrößen zur Berechnung der Umschlagsleistung
Spielzeitkomponenten
Stochastisches Fahrzeitmodell
Einfahrzeit
Querfahrzeit
Stochastisches Einfachtiefe LagerungStochastisches Umgebungsmodell
Einfachtiefe LagerungQuerfahrzeit vom Einlagerfach zum Auslagerfach
Doppeltiefe LagerungQuerfahrzeit vom Einlagerfach zum Auslagerfach und Querfahrzeit vom Auslagerfach zum Umlagerfach
Querfahrzeit vom Auslagerfach zum Umlagerfach nach vorhergehender g g gEinlagerung
Doppeltiefes Lagerung mit doppelbreitem LastaufnahmemittelQuerfahrzeit vom doppelt bedienten Einlagerkanal zum AuslagerfachQuerfahrzeit vom doppelt bedienten Einlagerkanal zum Auslagerfach
Querfahrzeit vom Auslagerfach zum Umlagerfach
Deterministische LastzykluszeitModelle
Totzeit
Mastausschwingzeit
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Wechselfahrzeiten
Spielzeitkomponenten
Stochastisches Fahrzeitmodell
Einfahrzeit
Querfahrzeit
Stochastisches Einfachtiefe Lagerung
EinfahrzeitSkizze:
Stochastisches Umgebungsmodell
Einfachtiefe LagerungQuerfahrzeit vom Einlagerfach zum Auslagerfach
Doppeltiefe LagerungQuerfahrzeit vom Einlagerfach zum Auslagerfach und Querfahrzeit vom Auslagerfach zum Umlagerfach
Querfahrzeit vom Auslagerfach zum Umlagerfach nach vorhergehender g g gEinlagerung
Doppeltiefes Lagerung mit doppelbreitem LastaufnahmemittelQuerfahrzeit vom doppelt bedienten Einlagerkanal zum Auslagerfach15
16Einfahrzeit tfE [s]
Vergleich mit Simulation und Richtlinie:
Querfahrzeit vom doppelt bedienten Einlagerkanal zum Auslagerfach
Querfahrzeit vom Auslagerfach zum Umlagerfach
Deterministische Lastzykluszeit 101112131415
ModelleTotzeit
Mastausschwingzeit 6789
0,00
3,64
1,90
1,29
0,98
0,78
0,66
0,56
0,49
0,44
0,40
tfE ChangtfE MC SimulationtfE FEM 9.851
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Wechselfahrzeiten 4 Regalwandparameter b
Spielzeitkomponenten
Stochastisches Fahrzeitmodell
Einfahrzeit
Querfahrzeit
Stochastisches Einfachtiefe Lagerung
Querfahrzeit vom Auslagerfach zum Umlagerfach Skizze:
Stochastisches Umgebungsmodell
Einfachtiefe LagerungQuerfahrzeit vom Einlagerfach zum Auslagerfach
Doppeltiefe LagerungQuerfahrzeit vom Einlagerfach zum Auslagerfach und Querfahrzeit vom Auslagerfach zum Umlagerfach
Querfahrzeit vom Auslagerfach zum Umlagerfach nach vorhergehender g g gEinlagerung
Doppeltiefes Lagerung mit doppelbreitem LastaufnahmemittelQuerfahrzeit vom doppelt bedienten Einlagerkanal zum Auslagerfach
Vergleich mit Simulation:
89
tfUnN dtL Umgebungsmodell
Fahrzeit tfUnN dtL [s]
Querfahrzeit vom doppelt bedienten Einlagerkanal zum Auslagerfach
Querfahrzeit vom Auslagerfach zum Umlagerfach
Deterministische Lastzykluszeit345678 tfUnN dtL Umgebungsmodell
tfUnN dtL MC Simulation
ModelleTotzeit
Mastausschwingzeit 0123
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
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Wechselfahrzeiten Lagerfüllgradz
Berechnung eines Arbeitsspiels und der Lagerumschlagsleistung
Gasse 1
EA
echn
ik
EEinlagerung
Ein- und Auslagerung
Förd
erte
AAuslagerung
Gasse 2
Gasse n
…
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BERECHNUNG DER KOSTEN
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Berechnung der Kosten
Ziel: Einheitlicher Ansatz zur Bestimmung des Investitionsaufwands
Praxisnaher Ansatz zur Berechnung des Investitionsaufwands über einen Kostensatz pro Lagerkomponente
Grundstück
GebäudeBodenplatte | Basis: 6 DatensätzeWände | 6 DatensätzeDach | 6 Datensätze
Technische AnlagenRBG | 34 D t ätRBG | 34 DatensätzeRegal
Regalkonstruktion | 39 DatensätzeBrandschutz | 6 DatensätzeBrandschutz | 6 Datensätze
Pufferstrecke | 2 DatensätzeÜbergabepunkte | 10 Datensätze Quelle Bild: Distributionszentrum EDEKA
Nordwest, Wiefelstede-Neuenkruge
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IT-System | anwendungsspezifisch
DEMONSTRATOR
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Rechenprogramm – Eingabe Planungsdaten
GebäudeGebäudemax. Abmessungen GebäudeGrundstückspreis
RegalGeometrie LadeeinheitGewicht Ladeeinheitmin. Anzahl Stellplätzemin. Anzahl Stellplätze Lage ÜbergabepunkteAnzahl Pufferplätze
LeistungLeistungMaterialflüsseVerfügbarkeitsbetrachtungSequenzierung
Zusätzliche DatenBrandschutzIT-System
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Rechenprogramm – Eingabe und Vergleich Planungsvariantendaten
VariantenübersichtAuslastungKostenStellplatzanzahlmax. Leistung
LagerkonfigurationfLagertiefe
Anzahl der LAMBreite LAM
L t t iLagerstrategienEinlagerstrategieUmlagerstrategieAuslagerstrategieF h t t iFahrwegstrategie Ruhepositionsstrategie
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Rechenprogramm – Dimensionierung u. Berechnung Planungsvariante
19fml – Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik • Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing. W. A. Günthner • Technische Universität München
Rechenprogramm – Dimensionierung u. Berechnung Planungsvariante
20fml – Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik • Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing. W. A. Günthner • Technische Universität München
Rechenprogramm – Dimensionierung u. Berechnung Planungsvariante
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Fazit
Positive Aspekte:Einfache AnwendungBetrachten zusätzlicher PlanungsvariantenSehr schnelle OptimierungSehr schnelle OptimierungSchneller und umfassender VergleichRobustheit einer Lösung ist durch die Sensitivitätsanalyse überprüfbarKosteneinsparung von 5-10% zwischen den nachgerechneten und den optimierten p g g pVarianten erzielt
Variante 1 V i t 2 V i t 3
Ausblick:
Variante 1LeistungKosten
Variante 2LeistungKosten
Variante 3LeistungKosten
Ausblick:Optimierung verläuft häufig an den Kostengrenzen der DatensätzeFeineres Raster der Datensätze erwünschtKomplexer ausgeführte Lager sollten betrachtet werden (z. B. Quereinlagerung,
22fml – Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik • Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing. W. A. Günthner • Technische Universität München
mehrere Lagerbereiche)
Vielen Dank fürIh A f k k it!Ihre Aufmerksamkeit!
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