Dortmunder Gespräche 2008

Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen

Matthias BöhmerFachhochschule Münster

Iwo V. RihaSiemens AG

1) Einführung

2) Simulationsmodell und Optimierung

3) Prototypische Software

4) Fazit

1) Einführung

2) Simulationsmodell und Optimierung

3) Prototypische Software

4) Fazit

• Zusammenstellen von Teilmengen von Artikeln gemäß des Auftrags eines Kunden

• Fortbewegen, Entnahme und Abgabe

• Ware-zu-Mann und Mann-zu-Ware

• Kommissionierung schwierigste Aufgabe in der innerbetrieblichen Logistik

• arbeitsintensiv und kostspielig

Kommissionierung

4Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen

Aufwände in der Kommissionierung

5Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen

• Pick aus Kommissionierbereich günstiger

• Reservebereich primär für Nachschub

Reserve- und Kommissionierbereich

6Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen

Welche Artikel sind imKommissionierbereich

zu lagern?

• Partitionierung

• bisherige Ansätze statisch◦ Equal Space Allocation

◦ Equal Time Allocation

• Realität ist nicht statisch

• weiteres Optimierungspotential

• weitere Kostensenkung möglich

Motivation

8Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen

Wann lohnt sich eine Umlagerung?

• antizipative Kommissionierstrategie:Wann muss welche Menge von Artikeln wo sein?

• Berücksichtigung schwankender Zugriffszahlen

• Anpassung der Strategie für reale Lagerlayouts

• Implementierung für praktische Anwendung

• mitlaufende Optimierung im Hintergrund

Zielstellung

10Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen

1) Einführung

2) Simulationsmodell und Optimierung

3) Prototypische Software

4) Fazit

Analyse der realen Prozesse

12Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen

Materialflüsse der Prozesse

Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen 13

• Kosten für Pick aus Kommissionierzone:

• Kosten für Pick aus Reservezone:

• Kosten für Beschickung:

• Kosten für Bereitstellung:

• Kosten für Rückstellung:

Modellierung der Prozesse

Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen 14

Modellierung der Zeit

Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen 15

• Prognose der Zugriffszahlen im nächsten Intervall

• Nachschub erfolgt nur, wenn er sinnvoll ist

Prognose für optimierten Nachschub

Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen 16

• Zugriffszahlen der nächsten Periode prognostizieren

• Partitionierung basiert auf Mittelwert der Periode

Prognose für Partitionierung

Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen 17

Berechnung einer Partitionierung

Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen 18

• bei bekannten Zugriffszahlen

• Durchflussrate:

• Entscheidungsvariable:

• optimales Volumen:

• Optimierungsproblem:

• O(2n), aber durch Heuristik lösbar

Vgl. J. Bartholdi, S. Hackman (2008): Warehouse & Distribution Science, http://www.warehouse-science.com

• bestimmt dynamische Partitionierung der Kommissionierzone

• bestimmt Umlagerzeitpunkte

• minimiert Kommissionierkostendurch Lagerort der Artikel

• vorausschauend

Kern der entwickelten Strategie

Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen 19

Zeitlicher Ablauf der Strategie

Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen 20

• Länge der Perioden (Planungshorizont)

• Prognoseverfahren

◦ Mittelwert

◦ Exponentielle Glättung 1. Ordnung

◦ Exponentielle Glättung 2. Ordnung

• Anzahl der Intervalle für Prognosen (Länge der Vergangenheit)

Parametrisierung der Strategie

21Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen

• Lösung durch vollständige Enumeration oder Heuristik

• arbeitet auf realen Zugriffszahlen

• liefert optimale Strategie für reales Szenario

Simulationsbasierte Optimierung

Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen 22

1) Einführung

2) Simulationsmodell und Optimierung

3) Prototypische Software

4) Fazit

Anlegen einer Probleminstanz

24Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen

Lösen einer Probleminstanz

25Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen

Test: konstante Zugriffszahlen

26Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen

• optimale Strategie bei maximaler Periodenlänge

• Länge der Vergangenheit hat keine Auswirkung

• Wahl des Prognoseverfahrens irrelevant

Test: Zugriffszahlen mit linearem Trend

27Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen

• optimale Periodenlänge: 25 Intervalle

• Vergangenheit hat keine großen Auswirkungen

• Prognoseverfahren exp. Glättung zweiter Ordnung

Test: reale Zugriffszahlen auf 25000 Artikel

28Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen

• optimale Periodenlänge: 78 Intervalle (max. 255)

• optimale Vergangenheit zwischen 66 und 123 Intervallen

• exp. Glättung zweiter Ordnung mit geringer Glättung

1) Einführung

2) Simulationsmodell und Optimierung

3) Prototypische Software

4) Fazit

• vorausschauende Strategie

• Verfahren zur Optimierung für konkrete Probleminstanzen (simulationsbasiert)

• prototypische Implementierung zur praktischen Anwendung und Test des Verfahrens

• Reorganisation zur Kostenoptimierung ohne „Ressourcenverbrauch“ im Hintergrund möglich

Ergebnisse

30Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen

• Erweiterungen des Prototypen zu einem vollwertigen Planungstool

• Anbindung an Lagerverwaltungssysteme

• Verfeinerungen des Modells

• Einbezug weiterer Prognoseverfahren

Ausblick

31Antizipative Kommissionierstrategien für Artikel mit schwankenden Zugriffszahlen

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!Matthias BöhmerFachhochschule MünsterLabor für Software Engineeringmatthias.boehmer@fh-muenster.de

Iwo V. RihaSiemens AGEnergy Sector Fossil Power Generation Divisionriha.iwo.viktor@siemens.com