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f+h fördern und heben 4/2021

f+h fördern und heben 4/2021

FORSCHUNG UND

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG LEISTUNGSSTARKE VARIANTE VON SHUTTLE-SYSTEMEN Im Rahmen eines Forschungsprojekts wird am Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik der Technischen Universität München eine neue Variante von Shuttle- Systemen erforscht, die sich vor allem durch eine nachträgliche Leistungssteigerung von bestehenden Systemen auszeichnet. Zur robusten und effizienten Steuerung dieser Shuttle-Systeme wurden Betriebsstrategien entwickelt und in einem Simulationsmodell umgesetzt. Für eine anforderungsgerechte Systemauslegung wurde ein simulationsbasiertes Softwaretool erstellt, das die Analyse und Bewertung von unterschiedlichen Systemausprägungen erlaubt. Shuttle-Systeme bilden eine flexible und dynamische Möglichkeit zur automatisierten Lagerung sowie zum Transport von kleinen Ladeeinheiten. Im Zuge der Entwicklung haben sich innerhalb weniger Jahre Systemtypen herausgebildet, die sich vor allem durch die Bewegungsachsen der Shuttle-Fahrzeuge charakterisieren lassen. Die höchste Durchsatzleistung erbringen Shuttle-Systeme mit gassen- und ebenengebundenen Fahrzeugen für den Horizontaltransport in Verbindung mit Behälterliften zur Durchführung des Vertikaltransports von Behältern (Bild 01). Je nach Gassenhöhe wird in diesen Systemen der maximale Durchsatz durch die Leistungsfähigkeit der einzelnen Shuttle- oder Lift-Fahrzeuge begrenzt. Allerdings wird bisher vielfach nur jeweils ein Shuttle-Fahrzeug je Ebene sowie ein Lift- Fahrzeug je Behälterlift eingesetzt. Um die Durchsatzleistung innerhalb einer Gasse nachträglich zu steigern, kann daher die Fahrzeuganzahl sowohl in der Ebene als auch je Liftschacht erhöht werden (Bild 02). PROBLEMSTELLUNG Ein robuster und dennoch effizienter Betrieb dieser neuen Systemvariante setzt hohe Anforderungen an die Steuerung der Fahrzeuge voraus. Denn durch den Einsatz von mehreren Lift-Fahrzeugen im Schacht und mehreren Shuttle-Fahrzeugen in der Ebene einer Gasse entstehen Bereiche, die von mehreren Fahrzeugen (Server) gemeinsam befahren werden. In den daraus resultierenden Multi-Server-Shuttle-Systemen stehen somit für die Durchführung von Transportaufträgen stets mehrere Server zur Auswahl, die sich denselben Bewegungsraum teilen. Dies erfordert schließlich erweiterte Steuerungsstrategien, die für eine effiziente Zuweisung sowie robuste Ausführung von Aufträgen sorgen und damit eine gesteigerte Durchsatzleistung ermöglichen. Aufgrund der Vielzahl an unterschiedlichen Ausprägungen in der Dimensionierung und Systemkonfiguration ist die zielgerichtete Auslegung von Multi-Server-Shuttle-Systemen eine neue Herausforderung. Diese umfasst zum einen die Anzahl, Länge und Höhe der Gassen und somit die räumliche Ausdehnung des Lagers. Zum anderen ist vor allem die Anzahl eingesetzter Shuttle- und Lift-Fahrzeuge sowie die Anzahl und Positionierung der Lifte innerhalb der Lagergasse 14 f+h 2021/04 www.foerdern-und-heben.de

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG und damit der physische Aufbau des Lagers zu konfigurieren. Außerdem sind lagerspezifische Randbedingungen, z. B. der Lagerfüllgrad oder mögliche Sequenzanforderungen, bei der System auslegung zu berücksichtigen. LÖSUNGSANSATZ In Multi-Server-Shuttle-Systemen stehen für die Durchführung von Ein-, Aus- und Umlagerungen innerhalb eines Lifts oder einer Ebene mehrere Server zur Verfügung. Daher ist die Auftragsvergabe an die Lift- und Shuttle-Fahrzeuge sowie die Reihenfolge der Transportaufträge zu koordinieren. Um die gemeinsamen Bewegungsbereiche zu minimieren, kann die Vergabe beschränkt werden. Innerhalb der funktionsbeschränkten Vergabe wird die Ebene bzw. der Lift in Bereiche unterteilt und die Bereiche werden den einzelnen Shuttle- und Lift-Fahrzeugen zugeteilt. Somit ist jedes Fahrzeug für die Ver- und Entsorgung des eigenen Funktionsbereichs zuständig. In der ortsbeschränkten Vergabe wird die Ebene bzw. der Lift in Bewegungszonen aufgeteilt. Jedes Fahrzeug hält sich in der zugewiesenen Zone auf, zonenübergreifende Transporte sind nur mithilfe von Transferpuffern an den Zonengrenzen möglich. Bei einer unbeschränkten Vergabe hingegen ist es prinzipiell jedem Fahrzeug möglich, einen Auftrag auszuführen, da sich alle Fahrzeuge frei bewegen können. Die Zuordnung der Aufträge zu den Fahrzeugen findet entweder in Auftragsblöcken auf Basis einer Blocksequenzierung oder einzeln unter Anwendung von Prioritätsregeln statt. Innerhalb der Blocksequenzierung wird eine entsprechende Anzahl an Aufträgen parallel geplant und hinsichtlich der Bearbeitungsdauer der betrachteten Aufträge optimiert. Die Vergabe mithilfe von Prioritätsregeln kann z. B. zufallsbasiert oder unter Anwendung der Regel first come first served (FCFS) geschehen. Weitere Regeln definieren auf Basis der aktuellen Positionen, Auslastungen oder Ruhezeiten der Fahrzeuge die Auftragsvergabe und optimieren die Durchführung. Um Blockaden und Kollisionen in den gemeinsamen Wirkungsbereichen der Fahrzeuge zu vermeiden, ist die Auftragsausführung zu steuern. Diese kann als Blockreservierung ausgestaltet sein, in welcher die Fahrschiene in Streckenabschnitte unterteilt und deren Belegung erfasst wird. Dabei darf ein Blockabschnitt jeweils nur von einem Fahrzeug gleichzeitig befahren 01 Shuttle-System mit gassen- und ebenengebundenen Shuttle-Fahrzeugen 02 Durchsatz Durchsatzbegrenzung und Steigerungspotenzial von Shuttle-Systemen durch den Einsatz weiterer Shuttle- und Lift-Fahrzeuge Begrenzung durch Shuttle- Fahrzeuge Gassenhöhe Begrenzung durch Lift- Fahrzeuge werden. Das Befahren ist jedoch nur nach vorherigem Reservieren des Blockabschnitts möglich. Bei einer Abstandsregelung hingegen können sich die Fahrzeuge zunächst frei bewegen. Es wird nur dann eingegriffen, wenn der Abstand zwischen zwei Wir Wir leben leben smarte smarte Intralogistik und Wir und intelligente leben smarte Intralogistik Automation und intelligente Automation Generalunternehmer für Lagerautomatisierung für und und Generalunternehmer AutoStore-Marktführer für in für der Lagerautomatisierung in DACH-Region der und AutoStore-Marktführer in in der DACH-Region zufriedene zufriedene Kunden 500+ 500+ AutoStore ojekte Projekte hre Jahre Erfahrung Erfahrung 35 35 35 82 82 www.amlogisticsolutions.de w.amlogisticsolutions.de www.amlogisticsolutions.de

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