Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Optimale Konfiguration von Multi-Server-Shuttle-Systemen

Shuttle-Systeme bilden eine flexible und dynamische Möglichkeit zur Lagerung kleiner Ladeeinheiten. Im Zuge der Entwicklung haben sich innerhalb weniger Jahre unterschiedliche Systemtypen herausgebildet, die sich beispielsweise durch die Bewegungsachsen der Shuttle-Fahrzeuge charakterisieren lassen. Den höchsten Durchsatz ermöglichen Shuttle-Systeme mit gassen- und ebenen-gebundenen Fahrzeugen. Sie entsprechen damit dem Trend zu steigender Dynamik automatisierter Lagersysteme. Der maximal erzielbare Durchsatz ist jedoch durch die Leistungsfähigkeit der Behälterlifte oder der einzelnen Shuttle-Fahrzeuge beschränkt. Weitere Lift- und Shuttle-Fahrzeuge in Schacht bzw. Gasse können den Durchsatz steigern – wenn die Koordination mehrerer Fahrzeuge im selben Schacht bzw. in derselben Gasse gelingt.

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist eine Steigerung des Durchsatzes von Shuttle-Systemen mit gassen- und ebenen-gebundenen Fahrzeugen durch den Einsatz mehrerer Fahrzeuge in derselben Gasse und demselben Schacht. Um solche Systeme robust und effizient zu betreiben, sind Steuerungsstrategien zu entwickeln. Um eine durchsatzoptimale Konfiguration der Systeme zu ermöglichen, wird ein parametrierbares Simulationstool erstellt, in welches die entwickelten Strategien hinterlegt werden und das die Analyse und Bewertung unterschiedlicher Konfigurationen erlaubt.

Durch die im Forschungsvorhaben erzielten Ergebnisse können alle in die Planungs- und Betriebsphase von Shuttle-Systemen eingebunden Parteien profitieren. Planungsunternehmen – häufig KMU – werden befähigt, für jeden Planungsfall eine möglichst wirtschaftliche Systemausprägung zu ermitteln, die den Anforderungen hinsichtlich des Durchsatzes und der Kapazität gerecht wird. Hier entsteht unmittelbarer Nutzen durch die Erkenntnisse zu den Steuerungsstrategien sowie durch das demonstratorische, simulationsbasierte Softwaretool zur Bestimmung des Durchsatzes und der zugehörigen Konfiguration.

Ergebniszusammenfassung:

Im Forschungsprojekt OptiMUSS wurde die Steuerung und Konfiguration von Multi-Server-Shuttle-Systemen simulativ untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass durch den Einsatz mehrerer Shuttle-Fahrzeuge in derselben Ebene und mehrerer Lift-Fahrzeuge in demselben Schacht der Durchsatz gesteigert werden kann.

Zunächst wurden aktuelle Auslegungs- und Steuerungsverfahren von Shuttle- und Multi-Server-Systemen recherchiert. Anschließend konnten relevante Systemausprägungen von Multi-Server-Shuttle-Systemen identifiziert und deren Auswirkungen auf die Steuerung analysiert werden. Auf dieser Basis wurden Steuerungsstrategien entwickelt, welche einen robusten und effizienten Betrieb von mehreren Fahrzeugen in derselben Ebene und demselben Schacht ermöglichen. Die Strategien wurden anschließend in einem hierfür erstellten Simulationsmodell umgesetzt. In den Parameterstudien wurden mithilfe des Simulationsmodells die Zusammenhänge zwischen Randbedingungen, Freiheitsgraden und erzielbarem Durchsatz analysiert. Auf dieser Basis konnten schließlich Handlungsempfehlungen für die Konfiguration von Multi-Server-Shuttle-Systemen abgeleitet werden.

Insgesamt stellen Multi-Server-Shuttle-Systeme eine neue Ausprägung von Shuttle-Systemen dar, die noch höhere Durchsätze und somit neue Anwendungen im Hochleistungsbereich ermöglichen. Durch die erzielten Ergebnisse profitieren alle in die Planung, die Herstellung und den Betrieb von Shuttle-Systemen eingebundenen Parteien, die insbesondere im KMU-Bereich anzutreffen sind. Neben der Erhöhung der Angebotsvielfalt können insbesondere auch bestehende Shuttle-Systeme aufwandsarm angepasst werden, indem zusätzliche Fahrzeuge integriert werden und somit in Multi-Server-Shuttle-Systeme transformiert werden.