Beitrag zur Selbstorganisation in der Intralogistik

Abstract

In der Natur existieren viele dezentral organisierte Systeme. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist eine Insektenkolonie, bei dem jedes Insekt die ihm lokal verfügbaren Informationen für eine eigene Handlung oder für die Interaktion mit anderen Insekten verwendet. Gemeinsam arbeiten diese an komplexeren, globaleren Zielen der Kolonie. Es entsteht eine Emergenz auf Basis von einfacher Interaktion. Hieraus ergibt sich Frage, weshalb die Intralogistik und der darin enthaltene Materialfluss bisher nicht dezentral organisiert sind. Denn die immer komplexer werdenden materialflusstechnischen Abläufe benötigen neue Ansätze, damit sie idealerweise effizient gelöst werden können. Ein möglicher Ansatz hierfür ist eine Erhöhung der Autonomie der einzelnen Teilnehmer, die konsequente Dezentralisierung der Prozesse und insbesondere der Kommunikation. Somit muss neben der Interaktion der Teilnehmer auch die Kommunikation zwischen diesen auf der Organisationsebene betrachtet werden. In der vorliegenden Dissertation wird ein Konzept für einen selbstorganisierenden Materialfluss vorgestellt und umgesetzt. Grundlage hierfür ist eine konsequente Modularisierung, was zu einer Dezentralisierung eines monolithischen Systems führt. Dabei wird die Gesamtintelligenz des Systems aufgeteilt und auf seine Teilnehmer verteilt. Konkret bedeutet dies, dass der Materialfluss mithilfe einer domänenspezifische Sprache beschrieben und formalisiert wird. Aufbauend hierdrauf erfolgt eine Virtualisierung des Materialflusses, sodass eine eigenständige Entität entstehen kann, welche mit Fahrerlosen Transportfahrzeugen in Verhandlung tritt und sich über die zu leistenden Transportaufträge abstimmt. Gemeinsam verfolgen alle Teilnehmer das globale Ziel der (effizienteren) Abarbeitung von Transportaufträgen und tragen somit zur Selbstorganisation in der Intralogistik bei. Die eingeführte Selbstorganisation hat allerdings auch einen Einfluss auf die Kommunikation. Denn mit der Erhöhung der Autonomie, wie in der Natur zu beobachten, steigt der Bedarf zur Synchronisation der Teilnehmer und daher auch der Kommunikationsaufwand. Dies hat zur Folge, dass die Kommunikation mit der Anzahl an Teilnehmern skalieren muss. Hierfür wird die inhärente Fähigkeit zur Kommunikation der Teilnehmer ausgenutzt, um ein dezentral organisiertes Kommunikationsframework auf Basis einer nullbalancierten, vollständigen Baumstruktur zu entwickeln. Unter Verwendung eines quelloffenen Simulationsframeworks für Rechnernetze wird das dezentral organisierte Kommunikationsframework und seine Bestandsteile analytisch und simulativ ausgewertet. Anhand zweier Anwendungsfällen wird die Anwendbar- und Machbarkeit das Konzepts eines selbstorganisierenden Materialflüssen in der Intralogistik gezeigt und die aus der Interaktion der Teilnehmer entstandene Kommunikation unter Verwendung des dezentral organisierten Kommunikationsframeworks evaluiert.