Zur innerbetrieblichen Logistik - Axiomatik und Betrachtung als kinodynamisches System

Abstract

Der Anspruch zeitgemäßer Logistikforschung ist die Modellierung ihrer Herausforderungen und Probleme aus logistischer Sicht. Dabei ist die Betrachtung von Einzelproblemstellungen aus Perspektive der beteiligten Disziplinen und Fachbereiche zu überwinden, um zu einer übergeordneten Theorie zu finden, die anwendungsunabhängige Gültigkeit besitzt. Ein erster Schritt zu diesem Ziel wird in dieser Promotionsschrift durch die erstmalige Definition einer Axiomatik der Logistik versucht. Zentrale Zielstellung dieser Arbeit ist die Entwicklung eines allgemein- gültigen Verfahrens kinodynamischer Bewegungsplanung im idealen logistischen Raum auf Basis der Axiomatik. Die zu schließende Forschungslücke ergibt sich aus der Erkenntnis, dass für das durch den idealen logistischen Raum repräsentierte idealisierte Förderwesen bislang kein solches Verfahren existiert. Ein Herausstellungsmerkmal des neuen Verfahrens ist die Verwendung eines kontinuierlichen Weltmodells, das sich von bereits etablierten gitterbasierten Ansätzen durch die Berücksichtigung kinodynamischer Zwangsbedingungen abgrenzt. Das Schließen der Forschungslücke ermöglicht eine prinzipiell vollständige Beschreibung logistischer Bewegungsplanung. Das entwickelte Verfahren wird anhand eines neuartigen Transportrobotersystems für hochdynamische Sortieranwendungen validiert. In diesem Zuge wird das Konzept des Cyberphysischen Zwillings definiert. Damit einher geht die Konzeptionierung eines Versuchsfelds für die Entwicklung Cyberphysischer Zwillinge sowie der experimentelle Nachweis, dass ein schwarmbasiertes Sortiersystem mit diesem Verfahren leistungsfähiger ist als ein aktuelles Hochleistungssortiersystem mit Stetigfördertechnik.

The aspiration of contemporary logistics research is its capability to model its challenges and problems from a logistics perspective. In doing so, the consideration of individual problems from the perspective of the disciplines and fields involved must be overcome in order to find a superordinate theory that holds application-independent validity. A first step towards that goal is attempted in this dissertation by defining an axiomatic of logistics for the first time. The central objective of this thesis is the development of a universally applicable method of kinodynamic motion planning in the ideal logistic space based on the axiomatics. The research gap to be filled arises from the finding that for an idealized transport system, which is represented by the ideal logistic space, no such method exists so far. A specific feature of the new method is the use of a continuous world model, which differs from already established grid-based approaches by considering kinodynamic constraints. In principle, closing this research gap enables a complete description of logistic motion planning. The developed method is validated using a novel transport robot system for dynamic sorting applications with high throughput. In doing so, the concept of a Cyberphysical Twin is defined. This is accompanied by the design of an experimentation environment for the development of Cyber- physical Twins as well as the experimental evidence that a swarm-based sorting system using this method is more performant than a state-of-the-art high-performance sorting system with continuous conveyor technology.