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Entwicklung und Bewertung von Lagerstrategien zur Steigerung der Energieeffizienz in automatischen Hochregallagern unter Beachtung des Umschlags
(2015) Sommer, Tobias; Wehking, Karl-Heinz (Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c.)
Automatische Hochregallager (aHRL) stellen eine weitverbreitete Lösung zur Lagerung großer Sortimente bei hohen Umschlägen dar. Infolge veränderter energiepolitischer Rahmenbedingungen, wie dem weltweit steigenden Energiebedarf, der Erschöpfung fossiler Primärenergieträger und den zunehmenden politischen Restriktionen stieg der Preis für Industriestrom in Deutschland zwischen den Jahren 2000 und 2013 stark an. AHRL müssen daher hinsichtlich ihrer Energieeffizienz stetig optimiert werden, um weiterhin eine wirtschaftliche Systemlösung darzustellen. Erst in den letzten Jahren wurden in wissenschaftlichen Arbeiten Strategien zur energieeffizienten Lagerplatz-Zuordnung (LP-Zuordnung) vorgestellt. Mit Hilfe eines Simulationsmodells werden diese Strategien mit bereits bekannten umschlagsoptimierenden Strategien verglichen. Dabei wird der mittlere Energiebedarf der durchgeführten Ein- und Auslagerungsfahrten als Kennzahl zur Bewertung der Energieeffizienz von Lagerstrategien verwendet, während die entsprechende mittlere Fahrzeit als Maßstab für die Leistungsfähigkeit der Strategien hinsichtlich des Umschlags Anwendung findet. Wie die Untersuchungen im Rahmen dieser Dissertation zeigen, bleiben die dabei entwickelten Strategien jedoch hinsichtlich Energieeffizienz und Umschlag hinter bereits bekannten umschlagsoptimierenden Strategien zurück. Ziel dieser Arbeit ist es, Strategien zur LP-Zuordnung zu entwickeln und zu bewerten, die die Energieeffizienz von aHRL unter Berücksichtigung des Umschlags verbessern. Damit soll vermieden werden, dass zur Steigerung der Energieeffizienz eine unerwünschte Verminderung des Umschlags in Kauf genommen werden muss. Die erste Kategorie dieser neuartigen Lagerstrategien basiert auf dem mittleren Energiebedarf der LP zur Ein- und Auslagerung von Ladeeinheiten (LE). Die zweite Kategorie der Strategien basiert auf der Energiespannweite der LP, d. h. auf der Differenz zwischen den Energiebedarfen zur Ein- und Auslagerung einer schweren LE und einer leichten LE. Hierbei wird angestrebt, eine optimale Masseverteilung innerhalb der Regalwand zu erreichen, d. h. schwere LE v. a. in dafür besonders geeignete LP einzulagern. In beiden Kategorien werden Lagerstrategien vorgestellt, die die bekannten Strategien hinsichtlich der Energieeffizienz deutlich übertreffen. Die beste neu entwickelte Strategie führt, je nach Szenario, zu einem um 7-15 % niedrigeren Energiebedarf als die beste bisher bekannte Strategie. Darüber hinaus konnte eine Reduktion der mittleren Fahrzeit erzielt werden. Langfristig hohe monetäre Vorteile der entwickelten Strategie werden in einer Beispielrechnung nachgewiesen. Weitere Effekte, wie die ökologische Positionierung auf Anbieter- und Betreiberseite sowie die Reduktion der CO2-Kompensationszahlungen als Folge des reduzierten Energiebedarfs, steigern die Attraktivität der entwickelten Strategien.