Effizienter Warenumschlag mit maximaler Durchmischung

Das Bewirtschaften von betriebsinternen Lagern und der Warentransport verursachen hohe Kosten und verbrauchen große Energiemengen sowie Betriebsmittel. Eine effiziente und gleichmäßige Auslastung bei den Lagerbewegungen geht dabei mit gezielteren Abläufen der automatisierten Systeme einher. Dies senkt einerseits den Energieverbrauch und wirkt sich andererseits positiv auf die Lebensdauer von Regalen und Fördertechnik aus. Eine Optimierung der Abläufe hat somit großes Potential, die Kosten und den Ressourcenverbrauch zu vermindern und ist daher ein häufig untersuchtes Forschungsfeld, bei dem klassische mathematische Optimierungsmethoden, Expertensysteme und Machine Learning Verfahren erfolgreich eingesetzt werden.

In Zusammenarbeit mit der Firma Getzner Textil AG werden Optimierungsmethoden für eine, in diesem Zusammenhang, äußerst ungewöhnliche Fragestellung entwickelt. Getzner Textil zählt zu den weltweit führenden Herstellern von Stoffen für afrikanische Mode, Hemden und Blusen sowie Corporate Fashion und Technischen Textilien.  Aufgrund des westafrikanischen Absatzmarkts besteht die Aufgabe darin, die Packstücke (Stoffbahnen) eines Lieferscheins zu Stoffballen zu je 24 Packstücken zusammenzustellen – wobei jeder Ballen möglichst viele unterschiedliche Farben und Designs enthalten soll. Diese Stoffballen werden in 40 Fuß Containern verschickt und vom Großhändler direkt an die lokalen Händler weiterverkauft, wodurch sich der Wunsch der möglichst diversen Durchmischung ergibt.

Das vollautomatische Hochregallager bei Getzner Textil mit Portalroboter zur effizienten Auslagerung und Durchmischung von Stoffballen (CC BY-NC-ND GT).

Für diese Aufgabe betrachten wir das vollautomatische Hochregallager, welches mit einem Portalroboter verbunden ist, über den die Auslagerung von Packstücken erfolgt. Die Lagerung im Hochregallager erfolgt in Boxen mit maximal 8 Packstücken gleichen Materials und das Portal des Verpackungsroboters kann maximal 60 dieser Boxen aufnehmen. Ein Puffer zwischen Hochregallager und Portal ist nicht vorhanden. Es stellt sich somit die Aufgabe die Reihenfolge und Zeitpunkte der Auslagerung der Boxen so zu optimieren, dass die bestmögliche Durchmischung der Stoffballen gewährleistet werden kann. Dabei sind Stillstand des Portalroboters und insbesondere energieaufwendige Redundanzen (wie mehrmalige Wiedereinlagerung und anschließende Wiederauslagerungen von Boxen) unbedingt zu vermeiden.

Methodisch kann diese Fragestellung als Cross-docking Operation Scheduling Problem modelliert werden, allerdings mit der zusätzlichen, neuartigen Anforderung der notwendigen Durchmischung.