Metaheuristics for the Order Batching Problem in Manual Order Picking Systems

In manual order picking systems, order pickers walk or drive through a distribution warehouse in order to collect items which are requested by (internal or external) customers. In order to perform these operations efficiently, it is usually required that customer orders are combined into (more substantial) picking orders of limited size. The Order Batching Problem considered in this paper deals with the question of how a given set of customer orders should be combined such that the total length of all tours is minimized which are necessary to collect all items. The authors introduce two metaheuristic approaches for the solution of this problem: the first one is based on Iterated Local Search; the second on Ant Colony Optimization. In a series of extensive numerical experiments, the newly developed approaches are benchmarked against classic solution methods. It is demonstrated that the proposed methods are not only superior to existing methods but provide solutions which may allow distribution warehouses to be operated significantly more efficiently.

Learning Curves of Temporary Workers in Manual Order Picking Activities

Person-to-stock order picking is highly flexible and requires minimal investment costs in comparison to automated picking solutions. For these reasons, tradi-tional picking is widespread in distribution and production logistics. Due to its typically large proportion of manual activities, picking causes the highest operative personnel costs of all intralogistics process. The required personnel capacity in picking varies short- and mid-term due to capacity requirement fluctuations. These dynamics are often balanced by employing minimal permanent staff and using seasonal help when needed. The resulting high personnel fluctuation necessitates the frequent training of new pickers, which, in combination with in-creasingly complex work contents, highlights the im-portance of learning processes in picking. In industrial settings, learning is often quantified based on diminishing processing time and cost requirements with increasing experience. The best-known industrial learning curve models include those from Wright, de Jong, Baloff and Crossman, which are typically applied to the learning effects of an entire work crew rather than of individuals. These models have been validated in largely static work environments with homogeneous work contents. Little is known of learning effects in picking systems. Here, work contents are heterogeneous and individual work strategies vary among employees. A mix of temporary and steady employees with varying degrees of experience necessitates the observation of individual learning curves. In this paper, the individual picking performance development of temporary employees is analyzed and compared to that of steady employees in the same working environment.

An order batching and processing heuristic to address aisle congestion in a manual order picking warehouse with order due dates

A heuristic for batching orders in a manual order-picking warehouse has been developed. It prioritizes orders based on due time to prevent mixing of orders of different priority levels. The order density of aisles criterion is used to form batches. It also determines the number of pickers required and assigns batches to pickers such that there is a uniform workload per unit of time. The effectiveness of the heuristic was studied by observing computational time and aisle congestion for various numbers of total orders and number of orders that form a batch. An initial heuristic performed well for small number of orders, but for larger number of orders, a partitioning technique is computationally more efficient, needing only minutes to solve for thousands of orders, while preserving 90% of the batch quality obtained with the original heuristic. Comparative studies between the heuristic and other published heuristics are needed. ^

Otimização da atividade de picking num armazém de peças – um caso de estudo

Mestrado em Engenharia Mecânica – Gestão Industrial

Reliability of evaluations for the choice of system solutions at the example of automated order-picking systems for bagged goods

There is a steadily increasing pressure on cost-savings and productivity growth in sectors of order-picking such that the wish for rationalization by automation is rising. Special problems are faced trying to automatize handling operations of order-picking articles packed in bags. The mechanical properties of the objects and their hard-to-predict shape and position represent obstacles and are complicating handling operations. A systematic approach in system design is required. This article deals with the properties of such products under aspects of difficulties arising in automated handling and points out a useful system development methodology.

Comparison of performance measurement-systems used for order-picking

In consequence of rapidly changing market demands companies are permanently encouraged to review their own processes and structures and to modify them. Being one of these developments, order-picking is involved as part of an intra-logistics system. But to take appropriate actions, system performance and system costs have to be measured permanently. Concerning this the use of performance measurement-systems as further development of traditional systems of key figures is suitable. In this paper various performance measurement-systems are compared and their suitability for an implementation in order-picking systems is estimated. On the basis of the result of the evaluation a first concept of a performance measurement-system for order-picking will be developed by using typical key figures that are mentioned in academic literature. Finally, hints for a necessary detailed implementation and evaluation in practice will be given.

Fehlervermeidung in der Kommissionierung

Manuelle Kommissioniersysteme sind aufgrund ihrer Flexibilität weit verbreitet, jedoch treten bei diesen auch vermehrt Kommissionierfehler auf, die weitreichende Folgen haben können. Deshalb werden zu Beginn des Beitrags die Auswirkungen und Ursachen von Kommissionierfehlern betrachtet. Der Fokus des Beitrags liegt auf der Darlegung von Möglichkeiten zur Fehlervermeidung. Dabei wird ein ganzheitlicher Ansatz verfolgt, der Maßnahmen aus den Handlungsfeldern Technik, Prozess, Organisation und Motivation umfasst. Als Ausblick auf zukünftige technische Hilfsmittel zur Fehlervermeidung wird das Augmented-Reality-unterstützte System Pick-by-Vision aus der Forschung vorgestellt, das wesentliche Vorteile existierender Techniken der Informationsbereitstellung vereinigt.

Leistungsbewertung und -optimierung in der manuellen Kommissionierung

In der Auftragszusammenstellung spielt der Mensch u. a. aufgrund seiner hohen Flexibilität bezüglich der Aufgabeneinteilung und der Fähigkeit, unterschiedlich dimensionierte Objekte leicht handzuhaben eine wesentliche Rolle. Um die Leistungen der Mitarbeiter individuell beurteilen zu können, ist die Berücksichtigung heterogener Arbeitsinhalte notwendig. Beispielsweise ist anzunehmen, dass Kommissionieraufträge mit relativ schweren Artikeln mehr Zeit in Anspruch nehmen als Aufträge mit leichteren Artikeln. Ebenso nimmt der Kommissionieraufwand zu, wenn mehr Auftragspositionen anzufahren sind und wenn größere Distanzen zurückgelegt werden müssen. Durch die Quantifizierung solcher Leistungseinflussfaktoren auf Mitarbeiterebene können individuelle Leistungsprofile erstellt werden, aus denen ganzheitliche Leistungsbeurteilungen sowie Optimierungen in der Personaleinsatzplanung und Kommissionierauftragssteuerung hervorgehen.

Bewegungsklassifikation mithilfe mobiler Sensoren

In diesem Beitrag wird eine neue Methode zur Analyse des manuellen Kommissionierprozesses vorgestellt, mit der u. a. die Kommissionierzeitanteile automatisch erfasst werden können. Diese Methode basiert auf einer sensorgestützten Bewegungsklassifikation, wie sie bspw. im Sport oder in der Medizin Anwendung findet. Dabei werden mobile Sensoren genutzt, die fortlaufend Messwerte wie z. B. die Beschleunigung oder die Drehgeschwindigkeit des Kommissionierers aufzeichnen. Auf Basis dieser Daten können Informationen über die ausgeführten Bewegungen und insbesondere über die durchlaufenen Bewegungszustände gewonnen werden. Dieser Ansatz wird im vorliegenden Beitrag auf die Kommissionierung übertragen. Dazu werden zunächst Klassen relevanter Bewegungen identifiziert und anschließend mit Verfahren aus dem maschinellen Lernen verarbeitet. Die Klassifikation erfolgt nach dem Prinzip des überwachten Lernens. Dabei werden durchschnittliche Erkennungsraten von bis zu 78,94 Prozent erzielt.

Generierung von Konstruktionsmerkmalen zur Entwicklung eines bio-inspirierten Kommissionier- Greifers für die Intralogistik mittels Clusteranalyse

Kurzbeschreibung: In der Automatisierung von intralogistischen Kommissioniervorgängen ist ein großes Zukunftspotential erkennbar. Elementarer Bestandteil des Automatisierungsprozesses ist der Einsatz von Industrierobotern, die mit einem geeigneten Endeffektor, dem Greifer, ausgestattet werden müssen. Die Robotik ist in der Lage schneller, präziser und ausdauernder als die menschlichen Kommissionierer zu arbeiten und trägt damit entscheidend zur Effizienzsteigerung bei. Eine wesentliche Herausforderung für diesen Entwicklungsschritt zur Substitution der manuellen Kommissionierung ist die Konstruktion und Bereitstellung eines geeigneten Greifsystems. Am Lehrstuhl für Maschinenelemente und Technische Logistik der Helmut-Schmidt-Universität wurde mit der Erfahrung aus einem vorangegangenen Forschungsprojekt die Methode der Clusteranalyse erstmalig zur Untersuchung von Greifobjekten zur Entwicklung eines bionischen Universalgreifers für die Kommissionierung von Drogerieartikeln verwendet. Diese Abhandlung beschreibt einen Beitrag zur Entwicklung dieses Greifers am Beispiel handelsüblicher Drogerieartikel, die aktuell manuell kommissioniert werden. Diese werden hinsichtlich der für das Greifen relevanten Objektmerkmale geclustert und die daraus resultierenden Erkenntnisse in Form von Konstruktionsmerkmalen abgeleitet. Nach einer Analyse und Festlegung der greifrelevanten Merkmale der Greifobjekte wird eine Objektdatenbasis erstellt. Mit Hilfe geeigneter Methoden wird die gewonnene Datenbasis aufbereitet und reduziert. Im Anschluss werden die Greifobjekte bzw. deren Merkmalsausprägungen einer hierarchischen Clusteranalyse unterzogen. Hierbei werden die Grenzen der gebildeten Cluster mittels der zugehörigen Greifobjekte festgelegt und analysiert. Abschließend werden bestimmte greiferspezifische Merkmale auf die Anwendbarkeit in den Clustern überprüft und bewertet. Diese Betrachtungen ermöglichen es, dass spezielle Anforderungen an den Greifer, die direkt aus den Eigenschaften der Greifobjekte herrühren, zuverlässig erkannt und konstruktiv berücksichtigt werden können.

Materials handling in hospitals: An analysis of how the storage and materials handling system can be improved, using the example of Hospital Santa Maria

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Management from the NOVA – School of Business and Economics

Dimensionamento de estoques de materiais elétricos em centros de distribuição

Due to the high level of service required by customers and the constant need to reduce costs, the logistics can be considered as a strategic area for a company. In particular, the order picking is responsible for most of the operating costs in a warehouse. Therefore it’s necessary to plan the materials storage in order to maximize the space available and minimize the total distance traveled to meet customer orders. For these reasons, this study aims to examine and propose a way to organize the electrical materials storage in distribution centers through a study on an electronics company in Cajamar

Kommissionierung par excellence

Der Kommissionierprozess stellt im Rahmen der innerbetrieblichen Logistik - gerade auch im Hinblick auf Just-In-Time-Lieferungen und Fragen der Produkthaftung - einen zentralen Baustein des Material- und Informationsflusses in Unternehmen dar. Dabei ist die Wahl des Kommissioniersystems ausschlaggebend für die Optimierung der personal- und zeitaufwendigen Kommissioniervorgänge und dient damit zur Leistungssteigerung unter gleichzeitiger Reduzierung der Fehlerquote.

Verfahren und Anlage zum automatisierten Kommissionieren von in Beuteln verpackten Gütern

Automatisiertes Kommissionieren von biegeschlaffen Teilen stellt seit jeher ein besonderes Problem für die Handhabungstechnik dar, und es sind bisher verschiedenartigste sondermaschinenbauliche Lösungen hervorgebracht worden. Auch für das Kommissionieren von in Folien verpackten Artikeln gibt es einige L��sungen. Diese sind aber hinsichtlich ihrer Anwendung für in Beuteln verpackte Güter eingeschränkt. Ein neuartiges, am Fraunhofer-IML entwickeltes Verfahren verspricht Abhilfe. Der folgende Beitrag stellt dieses Verfahren im Detail vor und zeigt vergangene und zukünftige Untersuchungsfelder auf, die im Rahmen der Entwicklung bearbeitet wurden bzw. werden und sich insbesondere mit der Dimensionierung der Gerätschaften und Hilfsmittel beschäftigen.