Entwicklung eines heuristischen Modellansatzes zur Untersuchung der Effizienz von zellularen FTF in der Intralogistik

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Peter Nyhuis
• Fachliche Zuordnung: Produktionssystematik, Betriebswissenschaften, Qualitätsmanagement und Fabrikplanung ; Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505849793

Das Forschungsvorhaben basiert auf der Hypothese, dass unter bestimmten, aber immer häufiger auftretenden Voraussetzungen, wie z. B. einer hohen Produktvarianz im Transportprozess, der Einsatz zellularer FTF in der Intralogistik gegenüber herkömmlichen Ansätzen mit mehreren Transportmittelarten zu einer Senkung der Logistikkosten und zu einer Steigerung der Logistikleistung führt. Das Ziel des beantragten Forschungsprojekts ist es daher, mithilfe einer geeigneten Szenarienstudie zu untersuchen, in welchen Fällen der verfolgte Ansatz einen Vorteil gegenüber herkömmlichen Ansätzen bietet. Grundlegend für den Mehrwert des Ansatzes ist das modulare Zusammenschalten der FTF zum Transport unterschiedlicher Produktgrößen. Zudem wird postuliert, dass durch die Verwendung nur einer Transportmittelart Skaleneffekte in der Anschaffung und im Betrieb ausgenutzt werden können, die bei der Verwendung unterschiedlicher Transportmittelarten aufgrund der jeweils geringeren Anzahl nicht genutzt werden können.Die Lösung des Forschungsvorhabens gliedert sich dabei in zwei Teilziele. Das erste Teilziel besteht in der Aufstellung und Lösung des mathematischen Optimierungsmodells basierend auf dem VRP. Hierzu erfolgt die Überführung der zuvor identifizierten Einfluss- und Zielgrößen in mathematische Restriktionen und die Formulierung der Zielfunktion. Ein besonderes Augenmerk liegt in der Beschreibung der Funktion des Zusammenschaltens der FTF-Module zu größeren Transporteinheiten. Zur Lösung des NP-schweren Problems wird anschließend eine Heuristik basierend auf einem genetischen Algorithmus implementiert.Im zweiten Teilziel liegt der Fokus auf dem Aufbau eines Simulationsmodells zur Durchführung einer Szenarienstudie und der anschließenden Validierung des Ansatzes. Nach dem Aufbau des Modells, wird die zuvor erstellte Heuristik zur Lösung des mathematischen Modells eingebunden. Die Heuristik dient später dazu, bei auslösenden Ereignissen, das Zusammenschalten der FTF-Module zu neuen Transporteinheiten sowie die Zuordnung der Aufträge zu den Transporteinheiten zu bestimmten Zeitpunkten zu berechnen. Zusätzlich zur Heuristik wird ein Wegfindungsalgorithmus (z. B. A*) im Simulationsmodell hinterlegt. Nach der Umsetzung der beschriebenen Sachverhalte wird mittels des Simulationsmodells die Szenarienstudie erstellt und durchgeführt. In diesem Kontext erfolgt die Ermittlung von Anwendungsgrenzen und Potenzialen des Ansatzes zur effizienten Gestaltung der Intralogistik mittels zellularer FTF. In der Szenarienstudie wird der Ansatz unter anderem mit bestehenden Varianten aus der Intralogistik verglichen, in denen bspw. mehrere Transportsystemarten (z. B. Gabelstapler, FTF) in einem System eingesetzt werden. Zudem erfolgt die Variierung der Anzahl an Produktvarianten (z. B. Abmessungen, Gewicht und Frequenz des Bedarfs) oder die Veränderung der technischen Spezifikationen der FTF-Module.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Ludger Overmeyer