Bachelorarbeit, 2020
66 Seiten, Note: 2,5
1 Einleitung
1.1 Motivation und Problemfelder
1.2 Zielstellung
1.3 Gliederung der Arbeit
2 Grundlagen der Lagerwirtschaft
2.1 Aufgaben und Funktionen der Lagerhaltung
2.2 Arten von Lagersystemen
2.2.1 Statische Lagersysteme
2.2.1.1 Blocklager
2.2.1.2 Fachbodenregal
2.2.1.3 Palettenregal
2.2.1.4 Kragarmregal
2.2.2 Dynamische Lagersysteme
2.2.2.1 Einschubregal
2.2.2.2 Durchlaufregal
2.2.2.3 Paternosterregal
2.2.3 Automatische Lagersysteme
2.2.3.1 Palettenhochregal mit Regalförderzeug
2.2.3.2 Behälterlager
2.3 Lagerstrategien
3 Lagerplatzvergabe als Teil der Kommissionierung
3.1 Lagerplatzvergabestrategien
3.1.1 Feste Lagerplatzvergabe
3.1.2 Freie Lagerplatzvergabe
3.2 Kommissionierung
3.2.1 Kommissionierprinzip “Person zur Ware“
3.2.2 Kommissionierprinzip “Ware zur Person“
3.3 Manuelle Fördermittel
3.3.1 Frontstapler
3.3.2 Hubwagen
3.3.2.1 Regalförderzeug
3.4 Automatisierte Fördermittel
3.4.1 Roboter
3.4.1.1 Kommissionierroboter
3.4.1.2 Pick-by-Robot
3.4.2 Augmented Reality
3.4.2.1 Vor- und Nachteile von Augmented Reality
3.4.2.2 Einsatzgebiete
3.4.3 Fahrerlose Transportsysteme
3.5 Kommissionierkennzahlen
3.5.1 Kommissionierleistung
3.5.2 Kommissionierfehler
3.5.3 Kommissionierzeit
3.5.4 Kommissionierweg je Position
4 Big Data
4.1 Entwicklung von Big Data
4.2 Datenquellen
4.2.1 Social Media
4.2.2 Suchmaschinen
4.2.3 IoT – Internet of Things
4.3 Big Data Analyse
4.4 Probleme der Big Data Analyse
5 Maschinelles Lernen
5.1 Supervised Learning
5.1.1 Klassifikation
5.1.2 Regression
5.2 Unsupervised Learning
5.2.1 Clustering
5.2.2 k-Means-Algorithmus
5.3 Reinforcement Learning
6 Potentialanalyse optimierter Lagerplatzvergabe unter Anwendung von Big Data und Maschinellem Lernen
6.1 Weg
6.2 Raum
6.3 Zeit
6.4 Evaluierung
7 Zusammenfassung und Ausblick
Das Hauptziel dieser Arbeit besteht darin, das Potenzial von Big Data und Maschinellem Lernen zur Optimierung der Lagerplatzvergabe zu untersuchen. Im Fokus steht dabei die Forschungsfrage, ob und wie diese modernen technologischen Ansätze dazu beitragen können, Lagerhaltungsprozesse effizienter zu gestalten und bisher ungenutzte Optimierungspotenziale in den Dimensionen Weg, Raum und Zeit zu heben.
3.4.1.2 Pick-by-Robot
“Pick by Robot“ bezeichnet eine Kommissionierart, bei der das Kommissionieren von Waren von wahrnehmungsgesteuerten Kommissionierrobotern übernommen wird. Das geschieht ohne weiteres Eingreifen des Menschen. Wahrnehmungsgesteuerte Logistikroboter sind eine Entwicklung von autonomen Systemen, die bislang Kisten oder Paletten automatisiert transportierten. Es handelt sich hierbei nicht um starre, fest installierte Systemroboter, weshalb diese auch komplexe manuelle Prozesse innerhalb der Kommissionierung automatisiert bewältigen können.
Diese Art der Kommissionierung gibt es in Deutschland erstmals seit der Einführung des in Abbildung 6 zu sehenden “Toru“ in 2015.
Anstelle eines Kommissionierers, der die Ware manuell entnimmt oder eines halbautomatisirten Systems in Form eines Fördermittels, entnimmt der Kommissionierroboter die Ware komplett automatisiert. Der Roboter ist dabei mittels Wlan mit dem Lagerverwaltungssystem verbunden und bekommt von einem System den Kommissionierauftrag.
Der bereits erwähnte Kommissionierroboter “Toru“ fährt nah an das Regal heran und greift das benötigte Objekt heraus. Dieser Arbeitsschritt wird durch ein herausfahrendes Tablett unterstützt. Die herausgenommene Ware wird anschließend in variablen Lagerfächern innerhalb des “Torus“ untergebracht. Muss er Ware aus einem Mischkarton oder einer Mischpalette entnehmen, wird er von einer 2D- oder 3D-Kamera unterstützt, welche direkt an seinem Greifarm angebracht ist. Diese scannt zunächst die Inhalte und gleicht diese dann mit einer Datenbank ab, um schließlich die gesuchte Ware zu entnehmen. Durch eine drehbare Hubsäule kann der “Toru“ Objekte in einer Höhe von zehn bis 209 Zentimeter erreichen. Nachdem er alle Waren gesammelt hat, bringt er diese zur Ablade- oder Versandstelle. Unterstützt wird der “Toru“ durch zahlreiche Sensoren, sodass parallel zum Menschen gearbeitet werden kann. Gerät der Kommissionierer allerdings in die Sensoren des “Torus“, hält er aus Sicherheitsgründen an.
1 Einleitung: Dieses Kapitel motiviert die Themenstellung, beschreibt die Relevanz der Lagerplatzvergabe im Versandhandel und definiert die Zielstellung sowie den Aufbau der Arbeit.
2 Grundlagen der Lagerwirtschaft: Hier werden die Kernfunktionen der Lagerhaltung, verschiedene statische, dynamische und automatisierte Lagersysteme sowie grundlegende Lagerstrategien erläutert.
3 Lagerplatzvergabe als Teil der Kommissionierung: Das Kapitel analysiert verschiedene Strategien der Lagerplatzvergabe, erläutert Kommissionierprinzipien und gibt einen Überblick über manuelle sowie automatisierte Fördermittel und Kennzahlen.
4 Big Data: Dieser Teil befasst sich mit der Entwicklung und Bedeutung von Big Data, identifiziert Datenquellen wie Social Media oder IoT und diskutiert Analysemethoden sowie Herausforderungen.
5 Maschinelles Lernen: Hier werden die Grundlagen des Maschinellen Lernens dargelegt, wobei insbesondere Supervised, Unsupervised und Reinforcement Learning auf ihre Anwendbarkeit in der Intralogistik geprüft werden.
6 Potentialanalyse optimierter Lagerplatzvergabe unter Anwendung von Big Data und Maschinellem Lernen: Dieses Kapitel bildet den Kern der Arbeit und untersucht durch eine Potentialanalyse, inwiefern Big Data und Maschinelles Lernen in den Dimensionen Weg, Raum und Zeit zur Optimierung beitragen.
7 Zusammenfassung und Ausblick: Das Fazit fasst die Ergebnisse der Arbeit zusammen und gibt einen Ausblick auf die zukünftige Bedeutung dieser Technologien für die Intralogistik.
Lagerplatzvergabe, Lagerhaltung, Kommissionierung, Big Data, Maschinelles Lernen, Intralogistik, Potentialanalyse, Automatisierung, Supervised Learning, Unsupervised Learning, Reinforcement Learning, Lagerstrategie, RFID, Lagerverwaltung, Prozessoptimierung
Die Arbeit untersucht, inwiefern moderne technologische Werkzeuge wie Big Data und Maschinelles Lernen genutzt werden können, um die Effizienz der Lagerplatzvergabe in intralogistischen Systemen zu steigern.
Die zentralen Felder umfassen die Grundlagen der Lagerwirtschaft, verschiedene Kommissionierstrategien, die Erfassung und Analyse von großen Datenmengen (Big Data) sowie diverse Verfahren des Maschinellen Lernens.
Das primäre Ziel ist die Beantwortung der Frage, ob Big Data und Maschinelles Lernen tatsächlich eine Optimierung der Lagerplatzvergabe ermöglichen, was durch eine detaillierte Potentialanalyse evaluiert wird.
Der Autor führt eine strukturierte Potentialanalyse durch, bei der die Kriterien Notwendigkeit und Umsetzbarkeit herangezogen werden, um den Wert verschiedener technologischer Ansätze in drei Dimensionen (Weg, Raum, Zeit) zu bewerten.
Der Hauptteil gliedert sich in die Darstellung wirtschaftlicher Grundlagen, eine technische Einführung in Big Data und Maschinelles Lernen sowie die spezifische Analyse von Optimierungspotentialen in Lagersystemen.
Wesentliche Begriffe sind Lagerplatzvergabe, Kommissionierung, Big Data, Maschinelles Lernen, Intralogistik, Potentialanalyse und Automatisierung.
Statische Lagersysteme weisen Artikeln feste Lagerplätze zu, während bei dynamischen Systemen die Lagerplatzwahl flexibel erfolgt, oft unterstützt durch Lagerverwaltungssoftware, um eine höhere Auslastung zu erreichen.
Reinforcement Learning ermöglicht Robotern und fahrerlosen Transportsystemen, durch Belohnungsmechanismen selbständig zu lernen, ihre Routen kontinuierlich zu verbessern und somit die Kommissionierzeiten zu minimieren.
Bei der chaotischen Lagerplatzvergabe bietet der Einsatz von Big Data durch Echtzeittracking erhebliche Vorteile, da jederzeit transparent ist, wo sich Waren befinden, was unnötige Suchwege verhindert.
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