Joint Retrieval Position Selection and Picking Station Assignment for Order Picking in Autonomous Cube Storage Systems

Abstract

Autonome Blocklagersysteme erfordern koordinierte Entscheidungen darüber, aus welchen Positionen angeforderte Artikel entnommen und welcher Kommissionierstation die zugehörigen Aufträge zugewiesen werden. Dieser Beitrag stellt einen integrierten Entscheidungsansatz vor, der die Auswahl der Entnahmeposition und die Zuweisung der Kommissionierstation gemeinsam unter Berücksichtigung des Transportaufwands, der Stationsauslastung und des vertikalen Zugriffsaufwands optimiert. Unter der Annahme additiver Kosten kann das resultierende auftragsbezogene Surrogatmodell mit linearem statt exponentiellem Rechenaufwand exakt gelöst werden. Der Ansatz wird mithilfe einer ereignisdiskreten Simulation unter dynamischen Verkehrs-, Warteschlangen- und Roboterinteraktionen mit zwei sequenziellen Referenzstrategien verglichen. Unter Baseline-Bedingungen erzielt die integrierte Strategie die kürzeste mittlere Auftragsbearbeitungszeit und den höchsten Durchsatz. Die Unterschiede zwischen allen drei Strategien sind für beide primären Leistungskennzahlen statistisch signifikant. Der Leistungsvorteil bleibt in sämtlichen Skalierungsszenarien bestehen und nimmt mit wachsender Systemgröße zu. Im größten Szenario erreicht der integrierte Ansatz gegenüber der Station-First-Strategie eine Reduktion der mittleren Auftragsbearbeitungszeit um 5,1 % und eine Steigerung des Durchsatzes um 5,2 %. Die Leistungsgewinne gehen mit geringeren realisierten Roboterfahrzeiten und einer höheren Stationsauslastung einher. Gleichzeitig führt die integrierte Strategie zu einer ungleichmäßigeren Verteilung der Stapelhöhen und verdeutlicht damit einen Zielkonflikt zwischen unmittelbarer operativer Effizienz und der langfristigen räumlichen Konfiguration des Lagerbestands.