Effiziente, operative Torbelegung mittels kombinatorischer Auktionen

Das operative Torbelegungsproblem (TBP) z. B. an einem Distributions- oder Cross-dockingzentrum ist ein logistisches Problem, bei dem es gilt, an- und abfahrende Fahrzeuge zeitlich und räumlich so auf die Warenein- und -ausgangstore zu verteilen, dass eine mög-lichst kostengünstige Abfertigung ermöglicht wird. Bisherige Arbeiten, die sich mit dem TBP beschäftigen, lassen Aspekte der Kooperation außer Acht. Dieser Beitrag stellt ein Verfahren vor, durch das der Nachteil einseitig optimaler Torbelegungen überwunden werden kann. Dabei wird auf das Mittel der kombinatorischen Auktionen zurückgegriffen und das TBP als Allokationsproblem modelliert, bei dem Frachtführer um Bündel konsekutiver Einheitszeit-intervalle an den Toren konkurrieren. Mittels eines Vickrey-Clarke-Groves-Mechanismus wird einerseits die Anreizkompatibilität, andererseits die individuelle Rationalität des Auk-tionsverfahrens sichergestellt. Das Verfahren wurde in ILOG OPL Studio 3.6.1 implemen-tiert und die durch Testdaten gewonnenen Ergebnisse zeigen, dass die Laufzeiten gering genug sind, um das Verfahren für die operative (kurzfristige) Planung einzusetzen und so transportlogistische Prozesse für alle Beteiligten wirtschaftlicher zu gestalten.

Erforderlicher technischer Durchsatz von Materialfusssystemen zur Erreichung eines Solldurchsatzes - ermittelt durch Simulation mit Integrationsalgorithmus

Eine Analyse der Kundenauftragsprozesse in der Automobilindustrie zeigt, dass trotz großer An-strengungen nach wie vor Schwierigkeiten bei der Stabilisierung der komplexen Produktions- und Logistikprozesse mit negativen Auswirkungen auf die Zielgröße Termintreue auftreten. Innerhalb des mehrstufigen Wertschöpfungsnetzwerks wird dieser Planungs¬unsicherheit durch kurzfristige Bedarfs-schwankungen mit großen Sicherheits¬beständen und der Forderung nach hochflexiblen Logistik- und Produktionsprozessen bei den Zulieferern begegnet. In diesem Beitrag werden neue Methoden und Konzepte zur Planung und Umsetzung der Produktionssteuerung nach stabiler Auftragsfolge in der Automobilindustrie vorgestellt. Ziel ist es, den Produktionsprozess hinreichend stabilisieren zu können, sodass erhebliches Rationalisierungspotential sowohl bei den internen Prozessen als auch im gesamten Zuliefernetzwerk erreicht wird.

Lean Logistics - Innovative Bewertungsmethodik zur Auswahl schlanker Materialbereitstellungsstrategien

Die starke Individualisierung der Kundenwünsche hat eine stetig wachsende Variantenvielfalt zur Folge. Unternehmen, insbesondere aus dem Automotive- und High-Tech-Sektor, sind bestrebt, ein dauerhaftes Vorhalten aller Variantenteile im Montageprozess aufgrund hoher Kapitalbindung, zunehmenden Flächenbedarfs sowie steigenden Handlingaufwands zu vermeiden. Durch die konsequent wertschöpfungsorientierte Planung der Montageprozesse ist es möglich, innerhalb eines Montagetakts größere Teileumfänge zu verbauen. Das Angebot an Bereitstellflächen erhöht sich jedoch nicht, so dass Kosteneinsparungen aus Montageoptimierungen zum Teil nicht ausgeschöpft werden können. Diese Einsparungen können erst zusammen mit einem angepassten und standardisierten Materialbereitstellungsprozess voll wirksam werden. Die Materialbereitstellung muss darüber hinaus auch für individuelle Teilespektren eine adäquate Teileversorgung sichern sowie innerhalb ihrer Systemgrenzen einen optimalen Prozessablauf ermöglichen. Für die Auswahl geeigneter Bereitstellungsstrategien fehlt eine auf den Bereitstellungsprozess abgestimmte Bewertungsmethode, die eine nach Lean Management Grundsätzen vergleichende Prozessbetrachtung ermöglicht und zudem bauteilspezifische Kriterien wie Variantenvielfalt, Reichweite oder Größe berücksichtigt. Ziel des Beitrags ist es daher, eine neuartige Bewertungsmethode vorzustellen.

Simulation der Logistik auf Erdbaustellen

Die Planung von Erdbaumaßnahmen stellt eine komplexe Aufgabe dar. Der Einsatz unterschiedlicher Maschinenkonfigurationen sowie alternativer Szenarien im Baustellenlayout (z.B. bezüglich der Transportrouten oder Zwischenlager) ist durchgängig zu prüfen und auszulegen. Falsche Entscheidungen können zu Verzögerungen oder einer unwirtschaftlichen Lösung führen und somit Projektdauer und -kosten beeinträchtigen. In der Praxis beruht dieser Planungsprozess auf dem Erfahrungswissen der Verantwortlichen, Tools zur Entscheidungsunterstützung in der Einsatzplanung von Aushub- und Transportgeräten werden entgegen der zentralen Bedeutung aber bislang nicht genutzt. Deshalb wurde im Rahmen des Forschungsverbundes „ForBAU – Virtuelle Baustelle“1 ein Lösungsweg erarbeitet, mit dem die Planung der Baustellenabläufe im Erdbau durch die Anwendung der ereignisorientierten Ablaufsimulation unterstützt werden kann. Hierzu wurden die Verfahren der Leistungsberechnung von Erdbaugeräten um statistische Komponenten ergänzt, für eine Anwendung in der Simulation adaptiert und in eine Bausteinbibliothek implementiert. Die Ermittlung der Transportzeiten basiert in der vorgestellten Lösung auf einem eigens entwickelten Algorithmus zur kinematischen Simulation der Fahrzeiten, welcher die Beschleunigungs- und Bremsvorgänge eines Fahrzeugs auf der Wegstrecke unter Berücksichtigung der Beladung nachbildet. Dipl.-Ing. Johannes Wimmer, Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing. Willibald A. Günthner

Modellierung und Bewertung der maritimen Leercontainerlogistik unter Berücksichtigung des Container-Poolings

Vor dem Hintergrund zunehmenden Kostendrucks und der Suche nach Effizienzsteigerungen im Leercontainermanagement gewinnen zukünftig kooperative Gestaltungsansätze vermehrt an Bedeutung. Einen Ansatz zur kooperativen Neugestaltung des Leercontainermanagements in der maritimen Containerlogistik stellt die gemeinsame Nutzung eines Container-Pools durch mehrere Reedereien und Containerleasinggesellschaften dar. Dieses sogenannte Container-Pooling orientiert auf die Reduzierung des Repositionierungs-, Transport-, Umschlag- und Lagerungsaufwands durch gezielte Ausnutzung struktureller Ungleichgewichte. In der Praxis ist dieser Ansatz insbesondere aufgrund unternehmenspolitischer Gründe (Container als Werbeträger) bisher kaum umgesetzt. Für eine Optimierung und zur Unterstützung der operativen Planung sind mathematische Ansätze notwendig, die die verschiedenen Gestaltungsmöglichkeiten des Container-Poolings modellseitig berücksichtigen sowie zwischen Pool-, Reeder- und Leasing-Containern unterscheiden. Ziel dieses Beitrags ist daher die Vorstellung eines mathematischen Optimierungsansatzes, der sowohl die Abläufe der maritimen Containerlogistik beschreibt, als auch die Einsparungspotentiale durch den Einsatz des Container-Poolings quantifiziert. Es wird gezeigt, dass durch den Einsatz des Container-Poolings Kosteneinsparungen im Vergleich zum unkooperativen Verhalten vorliegen.

Flexibilität, Variabilität, Erweiterbarkeit

Obwohl die Planungs- und Bauphase eines Gebäudes verglichen mit seiner potentiellen Lebensdauer relativ gering ist, wurde ihr in den 1960er und 1970er Jahren oftmals eine größere Aufmerksamkeit geschenkt als dem ausgeführten Bauwerk. Strategien zur Optimierung der Planung und zur Rationalisierung des Bauprozesses prägen die Architektur der "Boomjahre". Je nach Bauaufgabe ist der Einfluss dieser Strategien auf das geplante Objekt größer als jener baulicher Vorläufer, gesellschaftlicher und sozialer Ansprüche oder des seinerzeit vorhandenen Wissens um bewährte Materialien, Konstruktionen und Bautechniken. Flexibilität, Variabilität und Erweiterbarkeit waren häufig formulierte Planungsgrundlagen, die helfen sollten neben den bestehenden Anforderungen auch eine Reaktion auf veränderte Rahmenbedingungen, Einflussfaktoren und mögliche Entwicklungen zuzulassen. Heute stehen die Bauten der Boomjahre infolge bautechnischer Mängel, hoher Unterhaltkosten und veränderter ästhetischer Präferenzen häufig in der Kritik. Gleichwohl erlauben die verwirklichten Grundprinzipien Flexibilität, Variabilität und Erweiterbarkeit auch heute die Anpassung an veränderte Rahmenbedingungen.

Automatische visuelle Datensammlung aus Materialflusssystemen und ihre Anwendung in Simulationsmodellen

Simulation ist heute eine unentbehrliche Komponente bei der Planung und Analyse von modernen Materialflusssystemen. Ihr Nutzen hängt in hohem Maße davon ab, wie akkurat sie das physikalische System modellieren kann. In diesem Artikel wird ein Kamera-basiertes System vorgestellt, welches in bestimmten Einsatzfällen bei der Datensammlung behilflich sein kann. Vor- und Nachteile des Systems werden diskutiert und die Einsatzfälle abgegrenzt. Am Ende des Artikels wird das Kamera-basierte Datensammlungssystem an Beispielen verdeutlicht und es wird gezeigt, wie die Ergebnisse in Simulationsmodellen angewendet werden können.

3D-Druck von Kunststoff-Medizinprodukten

Das Additive Manufacturing gewinnt im Bereich der Medizintechnik zur Herstellung von Prototypen bis hin zu Endprodukten zunehmend an Bedeutung. Ein großes Hemmnis stellen allerdings die relativ hohen Fertigungskosten dar. Hier bietet der verstärkte Einsatz der 3D-Drucktechnologie (3D Printing) ein erhebliches Potential zur Reduktion der Kosten. Aus dieser Motivation heraus wurde ein 3D-Druckverfahren zur Herstellung biokompatibler, sterilisierbarer Kunststoffmodelle entwickelt. Beim 3D-Druck-Verfahren handelt es sich um einen pulverbasierten Prozess zur schichtweisen Herstellung von Modellen direkt aus Computerdaten. Dabei werden dünne Schichten eines Pulvers auf eine Grundplatte aufgebracht, die dann durch gezielte Binderzugabe entsprechend des aktuellen Bauteilquerschnitts verfestigt werden. Ausgangsmaterial für diesen Prozess ist ein Granulatgemisch auf Basis von PMMA (Polymethylmethacrylat). Als Binderflüssigkeit wird ein Lösungsmittel eingesetzt. Die 3D gedruckten Modelle werden nach einer entsprechenden Trocknungszeit im Pulverbett entpackt und warmgelagert, um das Abdampfen des Lösungsmittels zu beschleunigen. Der Nachweis der Biokompatibilität der hergestellten Modelle erfolgte durch einen Test nach DIN EN ISO 10993-5. In Kooperation mit Anwendern wurden verschiedene Anwendungsbeispiele wie Bohrschablonen, Otoplastiken, Gebissmodelle und Modelle für die präoperative Planung realisiert und charakterisiert.

Aufbau hochfunktionaler Intralogistik-Knoten mittels kleinskaliger Module als Cognitive Conveyor

Kleinskalige, multifunktionale Module haben ein hohes Potential bei der wirtschaftlichen und flexiblen Gestaltung intralogistischer Systeme mit hoher Funktionalität. Durch dezentrale Steuerung und eigener Intelligenz der Module ist das System frei skalierbar und der Installationsaufwand wird minimiert. Mittels eines neuartigen Konzeptes der Datenkommunikation für Stetigförderer erfolgt der Informationsaustausch drahtlos mit Hilfe optoelektrischer Elemente. Die Kleinskaligkeit der Transportmodule gegenüber der Transporteinheit im Zusammenhang mit dem Steuerungskonzept erlaubt eine selektive Beschaltung der Module nach Bedarf und damit eine optimierte Energieausnutzung im Betrieb. Prototypen auf Basis von Schwenkrollen mit integrierter Antriebstechnik und Steuerung lassen das Potential des Prinzips erkennen. Das neu entwickelte Konzept der Schrägscheibe hilft bei der anspruchsvollen Integration der Antriebstechnik in das Modul durch das Prinzip der koaxialen Aktoren. Durch omnidirektionalen Funktionsumfang der Module entsteht im Zusammenschluss zu einer Modulmatrix ein hochflexibel einsetzbares Intralogistik-Modul. Die Vernetzung dieser hochfunktionalen Knoten durch einfache Fördertechnik bietet die Möglichkeit einfacher Planung flexibler Logistiksysteme.

Systematisierung, Bewertung und Modellierung der Unsicherheiten in der Leercontainerlogistik

Dieser Beitrag beschreibt Unsicherheiten in den Prozessen der Leercontainerlogistik und beinhaltet einen Systematisierungsansatz, der die Akteure bei der operativen Planung unterstützen soll. Weiterhin werden ausgewählte Modellierungskonzepte zur Berücksichtigung von Unsicherheiten vorgestellt und hinsichtlich ihrer Eignung zum Einsatz in mathematischen Optimierungsmodellen für das Leercontainermanagement analysiert. An einem konkreten Fallbeispiel wird der mögliche Einbezug der sogenannten Grey-Zahlen verdeutlicht.

Agentenbasiertes Planungsmodell für die Grobplanung von Kommissioniersystemen

Rechnergestützte Modellansätze, die Logistiksysteme gestalten und generieren, sind eine hochkomplexe Aufgabenstellung. Die bisher in der Praxis existierenden Planungs- und Steuerungsmodelle für Intralogistiksysteme weisen für die aktuellen und zukünftigen Anforderungen wie der Komplexitätsbewältigung, Reaktionsschnelligkeit und Anpassungsfähigkeit Schwachstellen auf. – Ein innovativer Ansatz, diesen Ansprüchen gerecht zu werden, stellen Multiagentensysteme dar. Mit ihrem dezentralen und modularen Charakter sind sie für ein komplexes Problem mit einem geringen Grad an Strukturiertheit geeignet. Außerdem ermöglichen diese computergestützten intelligenten Systeme den Anwendern eine einfache und aufwandsarme Handhabung.

Klassifizierung der Methoden eines Ganzheitlichen Produktionssystems unter Berücksichtigung der Anforderungen indirekter Bereiche

Seit den 50er Jahren des Zwanzigsten Jahrhunderts erfährt das Konzept der schlanken Produktion stetig Erweiterungen und Renaissancen [Fau09]. Zielt das Ursprungskonzept noch überwiegend auf eine Effizienzsteigerung im Bereich der Fertigung ab, so werden im Rahmen eines Ganzheitlichen Produktionssystems verstärkt auch die indirekten Bereiche, wie z. B. Konstruktion, Forschung und Entwicklung, Planung oder Vertrieb einbezogen. Im folgenden Beitrag werden die Rahmenbedingungen eines Produktionssystems im indirekten Bereich dargestellt und Empfehlungen hinsichtlich einer strukturellen Erweiterung aktuell bestehender Ordnungsrahmen gegeben.

Geänderte Zielsetzungen bei der Konfiguration und dem Betrieb von Fließmontagesystemen und deren Berücksichtigung in der Fachliteratur

Ursprünglich zielte die Gestaltung von Montagesystemen in Form von Fließsystemen auf eine gleichmäßig hohe Stückzahl eines einzelnen Produkts bei hohem Automatisierungsgrad ab. Aus Gründen wie z.B. ständig zunehmende Anforderungen durch Kundenwünsche oder Absatzveränderungen sind die Montageprozesse fortwährend an die veränderten Rahmenbedingungen anzupassen. In diesem Zusammenhang gewinnen Gesichtspunkte wie Flexibilität, höhere Verfügbarkeit bzw. Nutzungsgrade, Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit stärker an Bedeutung. Die Konfiguration und Planung von Fließmontagesystemen erfolgt i.d.R. durch die Zerlegung der gesamten Planungsprobleme in kleine Teilprobleme, die durch unterschiedliche Planungsmaßnahmen bzw. systematische Planungs-schritte lösbar sind. Mit den vorstehenden Hinweisen ist außerdem nur ein Teil der Gesichtspunkte aufgeführt, die aus heutiger Sicht zu geänderten (ergänzten) Zielsetzungen führen. Der Beitrag wird diese Veränderungen durch Darstellung eines sinnvollen zielführenden Katalogs von Zielsetzungen und dessen Abgleich mit der Fachliteratur nachvollziehbar machen.

Konzept eines ultraleichten Elektrohängebahnsystems für innerbetriebliche Beförderung

Die inhaltliche Schwerpunktlegung des Konzepts besteht in Entwurf, Planung und Durchführung eines intelligenten und ultraleichten Elektrohängebahnsystems, welches für leichte Lasten (bis 20 kg) ausgelegt ist und auf einem Seilsystem basiert. Aufgrund dessen soll eine hohe Flexibilität des Systems erreicht werden, sodass dieses jederzeit an die besonderen Gegebenheiten und Aufgabenfelder angepasst werden kann. Es soll insbesondere der Erleichterung der innerbetrieblichen Beförderung dienen. Zielstellung ist die Entwicklung eines Prototyps.