Entwicklung eines Vorgehensmodells zur Implementierung einer drohnengestützten Layouterstellung für Analyse- und Planungsvorgänge im Lagerinnenbereich

Abstract

Die Entwicklung von Lagerstätten hat sich im Wandel der Zeit von einfachen Lagern hin zu komplexen Einrichtungen mit mehreren Lagerflächen geändert, was einen Anstieg des finanziellen Werts von Unternehmen mit sich zieht. Zur Steigerung der wirtschaftlichen Effizienz sind Unternehmen bestrebt, Lagerkosten zu senken und Lagersysteme intelligent zu entwickeln. Um eine bestehende Fabrik, deren Bestandteil das Lager ist, zu analysieren und gegebenenfalls effizient umzugestalten, gilt es die Grundlagen des Ist-Zustandes in Form von Daten und Analysen zu erheben. Dazu zählt die Erfassung des Ist-Layouts, welches eine zeitintensive Tätigkeit darstellt undaktuell manuell durch Fachpersonal abgewickelt wird. Ein weiterer ressourcenintensiver Vorgang im Lager stellt die Lagerinventur dar, welcher durch geeignete Ansätze automatisiert werden kann.Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Lösung dieser zeit- und ressourcenintensiven Problemstellungen und zeigt eine praxisbezogene Vorgehensweise zur Aufnahme räumlicher Daten, Überführung in ein Layout, welches einem digitalen Modell entspricht, und der weiteren Durchführung von Analyse- und Planungsvorgängen anhand des Layouts. In der wissenschaftlichen Literatur lassen sich keine strukturierten Ansätze zur visuellen Rekonstruktion von Produktions- und Lagerbereichen finden, sodass in dieser Arbeit eine schrittweise Rekonstruktion unter besonderer Berücksichtigung des Einsatzes einer Drohne erarbeitet wird.Das Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit ist es ein ganzheitliches Konzept zur Erstellung eines digitalen Modells von einem Lagerinnenbereich mittels geeigneter Modellierungstechnik zu entwickeln, welches in weiterer Folge für Analysen des Bereichs und für die Implementierung einer automatisierten Lagerinventur verwendet wird. Zur Erreichung dieses Ziels wird die Design-Science-Research Forschungsmethodik angewandt.Das Ergebnis dieser Arbeit stellt ein entwickeltes Vorgehensmodell dar, mittels dessen die detailgetreue Abbildung eines Lagerinnenbereichs unter Zuhilfenahme einer adäquaten Modellierungsmethode und eines geeigneten Ressourcenmittels möglich ist. Das resultierende Layout findet Anwendung in weiteren Untersuchungen sowie der Konzeptionierung einer automatisierten Drohnen-basierten Lagerinventur. Die Praxistauglichkeit des entwickelten Vorgehensmodells wird anhand eines Use-Cases untersucht, wobei die Prüfung der Eignungsfähigkeit einer Drohne als Ressourcenmittel zur Datenaufnahme im Vordergrund steht.

The evolution of storage facilities has seen a transition from basic warehouses to complex structures with multiple storage areas, thereby increasing the financial value of companies. In pursuit of enhanced economic efficiency, companies are aiming to reduce storage costs and design more efficient storage systems. When analyzing an existing factory, where the warehouse is a vital component, and choosing a necessary redesign, it is essential to collect data and conduct analyses that clearly define the current situation. This involves the manual, time-consuming process of recording the current layout, which is currently performed by specialized personnel. Another resource-intensive process in the warehouse is stock taking, which can be automated using suitable approaches. This thesis proposes a solution to the time- and resource-consuming problems associated with the recording and transfer of spatial data into a layout corresponding to a digital model. It further outlines the implementation of analyses and planning processes based on the layout. To the best of the author's knowledge, no structured approaches for the visual reconstruction of production and storage areas can be found in scientific literature. This work therefore develops a step-by-step reconstruction with special consideration of the use of a drone.The objective of this scientific work is to formulate a comprehensive methodology for the conceptualization of a digital warehouse interior model, employing appropriate modeling technology. This model will subsequently be utilized for the analyses of the designated area and the implementation of an automated warehouse inventory. To this end, design science research methodology is applied.The result of this thesis is a process model that has been developed to facilitate the detailed mapping of an internal warehouse area. This model utilizes an appropriate modeling method and a suitable resource. The resulting layout is employed in subsequent investigations and the conceptualization of an automated drone-based warehouse inventory. The practicability of the developed process model is analyzed based on a use case, with the focus being on testing a drone as suitable resource for data acquisition.