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f+h fördern und heben 1-2/2015

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AUS DER FORSCHUNG 02

AUS DER FORSCHUNG 02 Vergleich der resultierenden Routen und Fahrpläne bei unterschiedlichen Planungsansätzen Durchsatz beeinflussen bzw. zu untertägigen Schwankungen führen können. Während letztere bei getakteten Routenzügen nur durch Kapazitätsreserven, eine intelligente Steuerung (z. B. Verschiebung von Abrufen) oder Sonderprozesse beherrscht werden können, führen Änderungen des mittleren Durchsatzes i. d. R. zu Anpassungen der Routenverläufe und/oder Taktzeiten. Dabei gilt es einerseits, die Versorgungssicherheit zu gewährleisten und gleichzeitig den wiederkehrenden Änderungsaufwand des Routenzugsystems gering zu halten, was entscheidend vom gewählten Planungsansatz zur Routendimensionierung beeinflusst wird. Planungsansätze zur Routendimensionierung Im Rahmen der Routendimensionierung müssen die einzelnen Bereitstellorte zu Routen gruppiert und die Taktzeiten der Routen derart eingestellt werden, dass alle betrieblichen Regelungen (z. B. Verkehrswege, Einbahnstraßenregelungen) erfüllt sind und das geforderte Transportvolumen erbracht wird [3]. Hierzu existieren hauptsächlich zwei unterschiedliche Ansätze [4]. Beim Ansatz einheitliche Taktung werden die Routen genau so gewählt, dass diese durch jeweils einen Fahrer bei einer vorher zu bestimmenden Taktzeit bedient werden können. Die konkreten Routenverläufe werden durch „Sammeln“ von Bereitstellorten gebildet, bis wahlweise die Transportkapazität ausgeschöpft oder der Fahrer durch eine längere Route den Takt nicht mehr halten könnte. Durch diese „Abtaktung“ des Routenverlaufs auf den Routenzugfahrer wird eine optimale zeitliche Auslastung sichergestellt. Allerdings müsste auf geänderte Durchsätze (Bild 01) durch eine Anpassung der Routenverläufe reagiert werden, was eine gewisse Flexibilität bei der Routenführung und deren Umplanung voraussetzt. In vielen Anwendungsfällen ist dies jedoch durch zahlreiche Einschränkungen nur bedingt möglich. Hierbei sind u. a. zu nennen: n Wiederkehrender Einweisungsaufwand für Mitarbeiter, n hoher Datenpflegeaufwand in Produktivsystemen z. B. durch manuelle Anpassung von Regelkreisdaten oder Routenverläufen und n rollierende Anpassung von Visualisierungen (Fahrplan, Routenverläufe, Beschriftungen, Behälterlabel etc.). Aus betrieblichen Gesichtspunkten kann es demnach vorteilhaft sein, einmal festgelegte Routen beizubehalten und auf geänderte Transportvolumina primär über eine Anpassung der Taktzeiten zu reagieren. Bei diesem layoutbasierten Planungsansatz werden die Routen vornehmlich anhand von Layoutrestriktionen und betrieblichen Regelungen festgelegt und anschließend die Taktzeit entsprechend des anfallenden Transportvolumens eingestellt. So werden Routen mit vielen zugeordneten Haltestellen und/oder schnelldrehendem Material häufiger gefahren als Routen mit weniger Haltestellen. Die resultierenden Routenverläufe und Fahrpläne der beiden Planungsansätze sind in Bild 02 beispielhaft gegenübergestellt. Darin wird von einem Durchsatz je Haltestelle von zwei Großladungsträgern (GLT) pro Stunde und einer verfügbaren Routenzugkapazität von vier GLT ausgegangen. Unterschiedliche Takt- und Umlaufzeiten zwischen den Routen können jedoch dazu führen, dass u. U. mehrere Routenzüge auf einer Route eingesetzt werden müssen und die Routenzugfahrer zeitlich nicht optimal ausgelastet sind. Des Weiteren können sich Routen mit unterschiedlichen Taktzeiten bezüglich ihrer Abfahrtszeiten ungünstig überlagern, wodurch Behinderungen im Bahnhof bzw. an der Materialquelle resultieren würden. Ohne eine intelligente Fahrplanlogik und eine dynamische Mitarbeiterzuweisung würden solche Systeme ineffektiv betrieben werden. Immer im Takt der Produktion Aufgrund der zuvor genannten betrieblichen Rahmenbedingungen hat sich BMW für einen layoutbasierten Planungsansatz entschieden, da dadurch eine hohe Flexibilität gewahrt wird bei gleichzeitig geringem Anpassungsaufwand. Da die Routenzüge im vorliegenden Anwendungsfall in einem zentralen Bahnhof vollständig automatisiert aus einem automatischen Kleinteilelager heraus beladen werden, wurde von vorn herein großer Wert auf die Entwicklung einer geeigneten Fahrplanlogik gelegt. Routen mit unterschiedlichen Takt- und Umlaufzeiten müssen im Bahnhof synchronisiert werden, sodass die Fahrten gestaffelt im Bahnhof starten und das Automatiksystem möglichst gleichmäßig ausgelastet wird. Gleichzeitig soll auch eine gleichmäßige Mitarbeiterauslastung garantiert werden. Die entwickelte Fahrplanlogik wurde in einem Softwarewerkzeug umgesetzt, das derzeit in mehreren Fahrzeugwerken der BMW Group zum Einsatz kommt (Bild 03). Wichtigstes Element ist die Datenverwaltung. Hier werden jeweils aktuelle Schichtmodelle, Routendaten (Anzahl Routen, zugewiesene Haltestellen, aktuelle Taktzei- 18 f+h 1-2/2015

AUS DER FORSCHUNG ten), Prozesszeitwerte sowie das Transportvolumina gepflegt. Letztere werden in regelmäßigem Turnus mit aktuellen Verbrauchsdaten aus dem Operativsystem oder Planwerten aktualisiert. Da die Durchsätze nur routenbezogen und nicht je Bedarfsort benötigt werden, sind diese mit vergleichsweise geringem Aufwand zu ermitteln. Anhand dieser Informationen werden mithilfe analytischer Berechnungen kapazitive und zeitliche Auslastungen der Routen auf Basis der aktuell eingestellten Taktzeiten ermittelt. Es obliegt dem Benutzer/Planer zu entscheiden, wann eine Umplanung der Routen notwendig wird. Übersteigt aufgrund geänderter Durchsätze die kapazitive Auslastung definierte Grenzwerte, wird der Nutzer aufgefordert, die Taktzeit der betroffenen Route(n) herabzusetzen. Hierzu werden mithilfe einer ausgeklügelten Berechnungslogik mögliche Taktzeiten vorgeschlagen, sodass sich alle Routen überschneidungsfrei zueinander gruppieren lassen. Aufbauend auf der geänderten Taktzeitfestlegung kann automatisch ein neuer Fahrplan berechnet und optimiert werden. Dabei werden die Einzelfahrten zeitlich so zueinander gelegt, dass eine möglichst hohe zeitliche Auslastung erzielt wird. Hierbei wird eine dynamische Mitarbeiterzuweisung genutzt, d. h. ein Fahrer übernimmt nach Abschluss einer Tour die nächstmögliche Fahrt auf einer beliebigen Route. Des Weiteren sind Visualisierungsmöglichkeiten für den erstellten Fahrplan implementiert. Da für die eigentliche Materialflusssteuerung verschiedene Fahrpläne im Operativsystem verwaltet werden, wurde zudem eine Schnittstelle für den automatischen Export vorgesehen. Literaturhinweise: [1] Arlt, T.: Neue Wege in der Automobillogistik bei BMW, 21. Deutscher Materialfluss-Kongress. Garching bei München: 29. März 2012 [2] Günthner, W. A.; Klenk, E.; Galka, S.: Stand und Entwicklung von Routenzugsystemen für den innerbetrieblichen Materialtransport – Ergebnisse einer Studie. München: fml Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik, 2012 [3] Emde, S.; Boysen, N.: Optimally routing and scheduling tow trains for JIT-supply of mixed-model assembly lines. In: European Journal of Operational Research (2011) [4] Günthner, W. A.; Durchholz, J.; Klenk, E.: Schlanke Logistikprozesse – Handbuch für den Planer. Berlin: Springer Vieweg, 2013 Bilder: fml – Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik, TU München www.fml.mw.tum.de 03 Aufbau und Funktionen des entwickelten Fahrplanwerkzeugs Vereinbaren Sie einen Termin oder fordern Sie Ihre kostenlose Eintrittskarte an Besuchen Sie Cascade in Halle 8 | Stand #8C01 www.cascorp.com Cascade GmbH | Max-Planck-Straße 15b | 40699 Erkrath | Germany Tel +49 (0) 211 59 89 55 0 | verkauf-anbaugeraete@cascorp.com Cascade.indd 1 06.01.2015 07:39:29 f+h 1-2/2015 19

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