Entwicklung einer rechnergestützten Systematik zur funktionsbereichsübergreifenden Planung von Distributionszentren durch Einsatz der Graphentheorie

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Die Zielsetzung der Dissertation besteht in der Entwicklung einer Methodik zur funktionsbereichsübergreifenden/ ganzheitlichen Planung von Distributionszentren. Systematisch und objektiv werden hierbei sowohl kosten- als auch leistungsoptimale Ressourcen-, Prozess- und Strategievarianten für den jeweils betrachteten Planungsfall ermittelt - ganzheitlich vom Wareneingang über die Kommissionierung bis hin zum Warenausgang. Die Innovation des hierbei entwickelten Forschungsansatzes zur Erfüllung der oben genannten Zielsetzung besteht darin die allgemeinen Vorgehensweisen zur Planung logistischer Systeme mit klassischen Modellen und Methoden der Graphentheorie miteinander zu kombinieren. Die entwickelte Vorgehensweise kann dabei wie folgt beschrieben werden: Zunächst werden Distributionszentren in organisatorische Einheiten - die sogenannten Funktionsbereiche - unterteilt. Innerhalb eines jeden Funktionsbereiches werden anschließend sogenannte Basissysteme modelliert. Bei Basissystemen handelt es sich um vordefinierte, analytisch beschriebene Standardmodelle, in welchen ausschließlich Ressourcen (Personal, Flurförderzeuge, Regaltechniken, usw.), IT-Systeme (Pick-by-Voice, Handhelds, etc.), Organisationsformen (z.B.: einstufige oder zweistufige Kommissionierung), Berechnungsalgorithmen und Prozesse miteinander kombiniert werden, welche zueinander kompatibel sind. Im Zuge der Prozessmodellierung werden manuelle Tätigkeiten durch die Nutzung von Methods Time Measurement (MTM) analysiert und entsprechende Soll-Zeitwerte hinterlegt. Zur Berechnung von zum Beispiel Wegstrecken bzw. -zeiten werden bekannten Berechnungsformeln und Optimierungsformeln in die Basissysteme integriert. Zur Generierung eines funktionsbereichsübergreifendes Planungsmodells gilt es anschließend die bisher voneinander losgelösten Basissysteme der Funktionsbereiche miteinander zu verbinden. Dies wird im Rahmen der Dissertation durch ein Graphenmodell gelöst. Im nächsten Schritt werden durch Einspeisung von geclusterter Planungsdaten - erzeugt aus vordefinierten Artikelstamm- und Kundenauftragsdaten - die analytisch beschriebenen Basissysteme dimensioniert. So werden je Basissystem die Leistungsfähigkeit, der notwendige Kapazitätsbedarf zur Erfüllung der Leistungsanforderungen und letztlich auch die Kosten ermittelt. Im Zuge des Dimensionierungsablaufes werden die Kosten der jeweiligen Basissysteme auf die entsprechenden Verbindungskanten des Graphenmodells gelegt, so dass der gebildete Graph bewertet wird. Nun können - analog einem gewöhnlichen Navigationssystem im Straßenverkehr - Algorithmen des Operations Research zur Suche des kürzesten Weges innerhalb eines Graphen verwendet werden. Diese werden dahingegen modifiziert die im Distributionszentrum wirtschaftlichste Gesamtlösung je Artikel-Cluster gemäß der Investitions- oder Betriebskosten zu ermitteln - bei gleichzeitiger Erfüllung der verlangten Leistungsanforderungen. Das so gebildete Assistenzsystem ermöglicht eine nahezu automatisierte funktionsbereichsübergreifende/ ganzheitliche Planung von Distributionszentren und unterstützt den Anwender im operativen Planungsbetrieb. Die Dissertation entstand im Zeitraum von Januar 2009 bis Juni 2012 am Institut für Fördertechnik und Logistik (IFT) im Rahmen der Bearbeitung der beiden Forschungsprojekte PInLog ("Entwicklung einer Planungsplattform für intralogistische Systeme") und PInLog - Phase II. Die Forschungsprojekte wurden unterstützt durch das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg in Kooperation mit dem Intralogistik-Netzwerk in Baden-Württemberg e.V.