Shuttle-Systeme: Analytische Berechnung der Umschlagleistung und des Energieverbrauches

Abstract

Die bedarfsorientierte Lieferung und Lagerung von Verbrauchsmaterialien und Produkten wurde in den letzten Jahren immer wichtiger. Auch in Zukunft wird Just-in-Time Lieferung immer bedeutsamer werden, dadurch steigen die Anforderungen an die Lagertechnik immer mehr. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, werden immer öfter Shuttle-Systeme eingesetzt. Diese weisen eine hohe Flexibilität und Dynamik auf. Die Problematik bei solchen Shuttle-Systemen liegt in der Auslegung, vor allem in der mathematischen Beschreibung des Zusammenspiels der beiden Hauptkomponenten, Lift und Shuttle. In dieser Arbeit soll darauf eingegangen werden. Es soll versucht werden, die Umschlagleistung bzw. den Durchsatz eines Shuttle-Systems zu berechnen. Als Grundlage dazu wird ein offenes Warteschlangenmodell mit begrenzter Kapazität nach MacGregory Smith verwendet. Es werden verschiedene Konfigurationen von Shuttle-Systemen analytisch behandelt und mittels diskreter Simulation mit dem Simulationsprogramm SIMIO validiert. Im Ergebnisteil dieser Arbeit werden die Resultate aus der analytischen Berechnung jenen der diskreten Simulation gegenübergestellt. Hier zeigt sich, dass die Ergebnisse der analytischen Berechnung mit denen der Simulation gut übereinstimmen. Des Weiteren werden auch Vergleiche zwischen den verschiedenen Systemkonfigurationen dargestellt. Es werden auch die Resultate der Optimierung hinsichtlich Umschlagleistung und Energieverbrauch dargelegt. Als Ausblick für die weitere Forschung kann ein Expertensystem angestrebt werden, dass ein hinsichtlich Art und Geometrie optimales Lager vorschlägt.

Due to the development of the economy to a demand-oriented delivery and storage of consumables and products, the requirements for the storage technology are becoming higher and higher. In order to meet these requirements, shuttle systems are increasingly installed. Because these systems are highly flexible and achieve highest performances. The challenge at the design of such shuttle systems is the mathematical representation of the interaction of the two main components, lift and shuttle. This thesis is intended to address this problem. For this, an attempt is being made to calculate the throughput of a shuttle-system. This calculation is based on an open queuing model with limited capacity according to MacGregory Smith. Different shuttle-system configurations are treated analytically in this thesis and all calculation approaches are validated by discrete simulation with the simulation program SIMIO. In the result chapter of this work the results from the analytical calculation are comply with those of the discrete simulation. This shows that the developed analytical calculation comply with the simulation. In addition, comparisons between the various system configurations are also presented. With this analytical calculation method it is also possible to optimize the geometry of the rack regarding tot he throughput and the energy consumption. As an outlook for further research, an expert system can be sought which provides the optimal handling system and the optimal geometry of the rack.