Flexible Shuttles für eine filialgerechte Kommissionierung von Lebensmitteln

Ausgangssituation

Der grundsätzliche Ablauf in einem Distributionszentrum für Lebensmittel und Getränke besteht aus folgenden Schritten:
Die einzelnen Artikel werden auf sortenreinen Paletten angeliefert. Die Artikel werden entweder palettenweise eingelagert oder es folgt zunächst eine Depalettierung und die Artikel werden lagenweise oder auch als Kolli eingelagert. Auftragsspezifisch werden Mischpaletten zusammengestellt, die an die einzelnen Filialen ausgeliefert werden.
Neben der Zusammensetzung ist die Reihenfolge, in der die Artikel auf die Palette gepackt werden - die Auftragssequenz - von großer Bedeutung. Die korrekte Sequenz ermöglicht zum einen eine volumen- und stabilitätsoptimierte Palettierung, zum anderen eine aufwandsarme Nachbefüllung der Verkaufsregale in der Filiale.
Aufgrund der hohen Produktvielfalt, neuer Auflagen im Bereich der Lastenhandhabung zum Schutz der Mitarbeiter, sowie eines hohen Kostendrucks entsteht zunehmend der Bedarf nach automatisierten Lösungen zur Handhabung dieser sogenannten „food and beverage Produkte".
Derzeit am Markt verfügbare, automatisierte Systeme zur Kommissionierung von Lebensmitteln basieren in der Regel auf gassengebundenen Regalbediengeräten und erfordern eine aufwändige Fördertechnik in der Lagervorzone, um die Auftragssequenz herzustellen. Damit gehen hohe Investitionen sowie ein hoher Platzbedarf einher. Darüber hinaus weisen diese Systeme nur eine begrenzte Zuverlässigkeit auf. Bei einem Fehler, z.B. der Verklemmung eines Gebindes, steht die gesamte Gasse bis zur Fehlerbehebung still.

Problemstellung und Zielsetzung

Ein neuer Ansatz gegenüber gassengebundenen Systemen sind sogenannte Shuttlesysteme. Hierbei sind in dem zugrundeliegenden Regalsystem Schienen integriert. Die Shuttles verfügen über einen eigenen Antrieb und können jedes Lagerfach zur Ein- und Auslagerung anfahren. Aufzüge ermöglichen einen Wechsel der Ebenen.

Das Shuttlekonzept hat die folgenden Vorteile:

  • Hohe Skalierbarkeit durch den Einsatz zusätzlicher Shuttles
  • Hohe Produktverfügbarkeit aufgrund der Redundanz der Shuttles
  • Möglichkeit zur mehrstufigen Sequenzierung innerhalb des Shuttlesystems
  • Hohe Durchsatzflexibilität durch die Anpassung der Anzahl der aktiven Shuttles an die aktuelle Auftragslast

Das Gesamtziel des Projektes ist die Entwicklung eines leistungsfähigen und kostengünstigen Systems für die Kommissionierung von geometrisch hochvarianten Lebensmittel- und Getränkegebinden auf Basis eines Shuttlesystems. Hierzu sollen vollkommen neue Auslegungsmethoden, Konstruktions- und Montageansätze entwickelt werden.

 Die wesentlichen Ziele sind hierbei:

  • Handhabung von 5.000 unterschiedlichen Produkten in einem Lagerbereich
  • Erzielung des geforderten Durchsatzes
  • Strikte Einhaltung der Auftragssequenz
  • Handhabung von empfindlichen Verpackungen

Die Aufgabe des Lehrstuhls fml besteht in der Entwicklung und Evaluation geeigneter Steuerungsstrategien für skalierbare Kommissioniersysteme auf Basis autonomer Shuttles. Wichtige Bestandteile dieser Steuerungsstrategie sind die Auftragssteuerung und das Routing. Diese müssen sowohl auf die technische Ausgestaltung der Shuttles als auch auf das zugrundeliegende Lagerlayout abgestimmt  werden. Im Rahmen des Forschungsprojektes soll eine Simulationsbibliothek erstellt werden. Diese soll zukünftig die schnelle Auslegung und Skalierung des entwickelten Systems ermöglichen.

Förderung

Das ZIM-Vorhaben KV2063706WD3 wird über die AiF im Rahmen des Programms Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags gefördert.

Ansprechpartner

Kontakt zum Lehrstuhl