Methods to improve throughput and energy need in movement strategies of storage vehicle

Abstract

Due to the requirement for productivity and cost of goods, most industries have become more and more complete in terms of control process, rules and regulations. One of the important stages of the work process is the goods storage and retrieval phase. Saving the energy and increasing the throughput during the storage and retrieval phase are major factors affecting the productivity and cost of goods. As a result, it is more competitive for enterprises when the transportation cost in the storage and retrieval phase is reduced and the productivity is increased. Automated storage and retrieval vehicle plays an important role in the goods storage planning of logistics centers and warehouses. Depending on the requirements of storage goods, dimensions of the system and the vehicle parameters, different movement strategies of the vehicle are applied to achieve the high efficiencies of throughput and energy need. When the storage and retrieval vehicle moves in distances for only the startup and braking phases, the speed does not reach the required input value and the kinematic parameters are adjusted differently from long distances to achieve the high efficiencies of the moving time and the energy need. A simulation model of the single operation cycle is created from the theory and the results of the experimental model at the Otto-von-Guericke University Magdeburg. It simulates the kinematic parameters, the power and the energy need of the vehicle based on the moving time. The energy recovery is included in this simulation. The analysis about effective methods to control the vehicle in the distances for only the startup, braking phases and to optimize the energy need by adjusting simultaneously the speed and the acceleration are shown by the results of the simulation model. A simulation model of the double operation cycle developed from the simulation model of single operation cycle is established. From the theoretical formulas to determine the average values when the system is divided by the ABC zoning or the non-zoning and the results received from the simulation models, the average values of the throughput and the energy need in the operation cycles are shown. The efficient percentages of the average energy need and the average throughput of the movement strategies in the ABC zoning or the non-zoning are determined. The logical choice between a storage position and a retrieval position in the double operation cycle is aimed at reducing the energy need and the moving time of the vehicle. To find the logical choice between the storage and retrieval positions in the double operation cycle, the energy need and the moving time of the vehicle in the double operation cycle are compared to the ones in the single operation cycle when the storage and retrieval positions are changed in the system. The efficiencies of choosing the storage and retrieval positions to reduce the energy need and the moving time in the double operation cycle of the system are shown by the results of the simulation models and the specific analyses. After the efficiencies of choosing between a storage position and a retrieval position in the double operation cycle are determined, this thesis focuses on determining the logical choice method among the storage and retrieval positions in the double operation cycle of the entire system. It is derived from simple choices for a few of the pairs and then extended to the entire system to achieve the best efficiencies of the energy need and the moving time. The efficiencies of the logical choice method among the storage and retrieval positions to reduce the energy need and the moving time in the double operation cycle of the system are shown out by the results of the simulation model and the specific analyses. The logical choice method of the pairs of the double operation cycle in the entire system is compared with the chaotic storage method when the system is divided by the time ABC zoning, the energy ABC zoning or the non-zoning to prove its advantages. As the advantages of the logical choice method, it can be put into practical applications depending on the throughput and the required number of the double operation cycles.

Aufgrund Anforderungen hinsichtlich Produktivität und Preis sind in den meisten Industrien die Lücken in Überwachungsprozessen, Regeln und Regularien geschlossen worden. Eine der wichtigen Etappen im Arbeitsprozess ist die Ein- und Auslagerung der Waren. Einsparung von Energie und Erhöhung des Durchsatzes während der Ein- und Auslagerung sind Hauptfaktoren, die Produktivität und Preis beeinflussen. Hieraus resultiert, dass ein Unternehmen wettbewerbsfähiger wird, wenn Transportkosten während Ein- und Auslagerung reduziert und die Produktivität erhöht werden. Die Regalbediengeräte spielen eine wichtige Rolle in der Planung der Warenlagerung in Logistikzentren und Lagerhallen. Abhängig von den Anforderungen der zu lagernden Waren, den Dimensionen des Systems und den Regalbediengerätparametern werden verschiedene Bewegungsstrategien angewandt, um hohe Effizienz im Warendurchsatz und Energiebedarf zu erlangen. Wenn sich das Regalbediengerät in Distanzen bewegt, in denen es nur beschleunigt und bremst, erreicht die Geschwindigkeit nicht den nötigen Eingangswert und die kinematische Parameter werden anders eingestellt als auf großen Distanzen, um hohe Effizienz in Bewegungszeit und Energiebedarf zu erreichen. Ein Simulationsmodell des Einzelspiels wird aus der Theorie und die Ergebnisse in einem experimentellen Modell von der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg entwickelt. Es simuliert die kinematische Parameter, die Leistung und den Energiebedarf des Regalbediengeräts abhängig von der Bewegungszeit. Die Energierückgewinnung ist auch ein Teil dieser Simulation. Die Ergebnisse des Simulationsmodells werden für die Analyse effektiver Methoden zur Ansteuerung des Regalbediengeräts in Distanzen, in denen nur der Brem- und Beschleunigungsvorgang stattfindet, benutzt. Daneben werden die Methoden zur Optimierung des Energiebedarfs bei gleichzeitiger Anpassung der Geschwindigkeit und Beschleunigung in der Simulation gezeigt. Ein Simulationsmodell des Doppelspiels, das auf Grundlage des Einzelspiels entwickelt wurde, wurde eingeführt. Aus den theoretischen Formeln zur Ermittlung der Durchschnittswerte bei der Aufteilung des Systems nach der zeitlichen ABC-Zonierung oder der Nicht-Zonierung und den aus den Simulationsmodellen erhaltenen Ergebnissen werden die Durchschnittswerte des Durchsatzes und des Energiebedarfs in den Betriebszyklen gezeigt. In der ABC-Zonierung oder der Nicht-Zonierung werden die effizienten Prozentsätze des durchschnittlichen Energiebedarfs und des durchschnittlichen Durchsatzes der Bewegungsstrategien bestimmt.