Materialfluss / FTS / AMR / AGV
Wie viele AMR werden wirklich benötigt?
Zu wenige Fahrzeuge begrenzen den Materialfluss. Zu viele erhöhen die Leistung dagegen nicht automatisch - und können sich im Betrieb sogar gegenseitig behindern.
Mit Simulation lässt sich untersuchen, welche Flottengröße für die geforderte Leistung tatsächlich erforderlich ist und wie viele Fahrzeuge, Aufträge, Wege und Übergabepunkte zusammenspielen.
Alle Palettentransporte mit AMR - aber mit wie vielen?
Ein Unternehmen der Möbelindustrie plante, die Palettentransporte in seinem Warehouse vollständig mit autonomen mobilen Robotern (AMR) durchzuführen.
Die Planungsgrundlage war bereits vorhanden: Eine Transportmatrix beschrieb die relevanten Abhol- und Lieferpunkte sowie die Anzahl der zu bewegenden Paletten. Zusätzlich lag ein maßstäbliches Layout mit den einzelnen Stationen und möglichen Fahrwegen vor.
Offen war jedoch, wie die Fahrzeugflotte und die dafür notwendige Infrastruktur dimensioniert werden mussten.
Nicht nur die Anzahl der Fahrzeuge war offen.
Die zentrale Frage lautete zunächst: Wie viele AMR werden benötigt, damit alle Transporte ohne Rückstau durchgeführt werden können?
Damit verbunden waren weitere Planungsfragen:
- Wo müssen die Ladestationen (recharge) angeordnet werden?
- An welchen Stellen entstehen regelmäßig Rückstaus oder Blockierungen?
- Wo müssen Fahrzeuge einander überholen können?
- Wie wirken sich Engstellen aus, an denen Begegnungen nur mit reduzierter Geschwindigkeit oder durch Ausweichen möglich sind?
- Wie verändert sich die Fahrzeugauslastung bei unterschiedlichen Flottengrößen?
- Wo kommt es zu Deadlocks?
Als Zielgröße war unter anderem eine maximale Fahrzeugauslastung von 85% vorgegeben.
Vom Layout zum dynamischen Verkehrsmodell.
Das vorhandene Warehouse-Layout wurde maßstäblich in das Simulationsmodell übertragen. Abhol- und Lieferstationen, Fahrwege und Transportaufkommen wurden entsprechend der vorliegenden Daten abgebildet.
Anschließend wurden unterschiedliche Flottengrößen simuliert. Bewertet wurde insbesondere, ob alle Transportaufträge rechtzeitig abgearbeitet werden konnten und ob sich Rückstausan den Stationen bildeten.
Gleichzeitig machte die Simulation sichtbar, wo sich die Fahrzeuge gegenseitig behinderten. Kritische Stellen konnten gezielt untersucht und unterschiedliche Verkehrsregeln miteinander verglichen werden.
An sechs Stellen erwies sich die Möglichkeit zum Überholen als relevant. An anderen Engstellen ließ die räumliche Situation ein Überholen nicht zu, sodass dort Begegnungs- Ausweichsituationen berücksichtigt werden mussten.
Die vorgegebene Ladestrategie wurde ebenfalls im Modell abgebildet: Unter 20% Akkustand nahm ein Fahrzeug nach Abschluss seines Auftrags keinen neuen Transportauftrag mehr an. Ab 80% konnte es die Ladestation wieder verlassen, sobald ein Auftrag verfügbar war. Da die Fahrzeuge außerhalb der Betriebszeiten abgestellt werden sollten, wurde für jedes Fahrzeug eine eigene Ladestation vorgesehen.
Mehr Fahrzeuge können weniger Leistung bedeuten.
Die Simulation zeigte einen klaren Arbeitsbereich: Mit 46 bis 49 Fahrzeugen funktionierte das System am besten.
Bei weniger Fahrzeugen konnten nicht alle Transporte innerhalb der erforderlichen Zeit abgearbeitet werden. An den Abholstationen entstanden Rückstaus.
Doch auch eine größere Flotte verbesserte das System nicht weiter. Bei mehr als 49 gleichzeitig eingesetzten Fahrzeugen nahmen gegenseitige Behinderungen und Blockierungen zu. Dadurch stieg die Auslastung der Fahrzeuge wieder - obwohl mehr Fahrzeuge zur Verfügung standen.
Nicht die maximale Anzahl an Fahrzeugen, sondern das Zusammenspiel aus Flottengröße, Fahrwegen und Verkehrsregeln bestimmte die Leistung.
46 Fahrzeuge reichen. 50 wurden eingeplant.
Mit 46 Fahrzeugen konnten die geforderten Transporte innerhalb der vorgesehenen Zeit ohne Rückstaus abgewickelt und gleichzeitig die gewünschte maximale Fahrzeugauslastung von 85% eingehalten werden.
Die Simulation zeigte außerdem, an welchen Stellen Überholmöglichkeiten inen messbaren Nutzen brachten und wo räumliche Engstellen besondere Verkehrsregeln erforderten.
Auf Grundlage der Ergebnisse entschied sich der Kunde schließlichfür 50 Fahrzeuge. Die zusätzlichen Fahrzeuge dienen als Reserve, beispielsweise bei Ausfällen. Für die Flottengröße wurden entsprechend 50 Ladepositionen vorgesehen.
Damit lieferte die Simulation nicht nur eine Zahl für die Flottengröße, sondern eine belastbare Grundlage für Fahrzeugbeschaffung, Ladeinfrastruktur und Gestaltung der Fahrwege.
Die richtige Flottengröße ist nicht die größtmögliche.
Bei AMR-Systemen entscheidet nicht allein die Trasportleistung eines einzelnen Fahrzeugs. Mit wachsender Flotte nehmen Begegnungen, Blockierungen und Wechselwirkungen im Verkehrsnetzt zu.
Simulation macht diesen Punkt sichtbar, bevor Fahrzeuge bestellt und Fahrwege festgelegt werden.
Zu wenige Fahrzeuge erzeugen Rückstände. Zu viele können sich gegenseitig im Weg stehen.
Eine Investitionsentscheidung, bei der noch Fragen offen sind?
Wir schauen gemeinsam drauf, ob Simulation helfen kann, die Entscheidung belastbarer zu machen.