Agent Based Simulation Modeling for Design of a Smart SBS

Abstract

Bu tezde katlara adanmış otomatik araçlı depolama ve çekme sistemlerinin olumsuzluklarının üstesinden gelebilecek kattan kata otomatik araçlı depolama ve çekme sisteminin (SBS/RS) tasarlanması hedeflenmektedir. Otomatik araçlı depolama sistemleri küçük yük depolarında oldukça yaygın kullanılan bir teknolojidir. Her kata bir aracın adanmış otomatik araçlı depolama sisteminde her katta bir araç olduğundan, her koridorda bir adet bulunan asansör mekanizmasına göre oldukça düşük kullanım oranına sahiptir. Sistemdeki otomatik araç sayısını azaltmak için bir koridordaki araç sayısının kat sayısından daha az olduğu yani araçların katlar arasında dolaşmasına izin verildiği yeni kattan kata otomatik araçlı depolama ve çekme sistemi tasarımı sunulmaktadır. Araç sayısının düşürülmesiyle araçların daha yüksek faydalı kullanım oranlarına sahip olması beklenmektedir. Bununla birlikte, sistemin çıktı oranı kata adanmış otomatik araçlı sisteme göre daha düşük olacaktır. Bu yüzden, sistem performansını iyileştirmek için kattan kata depolama ve çekme sistemi için akıllı operasyon politikalarına odaklanılmıştır. Bunu yapmak için de simülasyon modelleme yaklaşımı kullanılmıştır. Bu tez esas olarak üç araştırma sorusuna odaklanmaktadır: i) mekiklerin kullanımının asansörlerle dengelendiği her aracın bir kata adanmış SBS/RS tasarımına alternatif bir SBS/RS tasarımı var mı? ii) Söz konusu yeni kattan kata SBS/RS'nde, düşük bir toplam yatırım maliyeti ile istenen sistem performans ölçütlerini karşılayan bir sistem tasarımı var mı? iii) sistemdeki çok amaçlı performans ölçütlerini iyileştirmek için kuyruklarda işlem planlaması için en iyi öncelik atama kuralı nedir? Bütün bu soruların yanıtı bu tez ile araştırılmıştır. Son olarak, maliyet, zaman ve enerji bakımından klasik SBS/RS tasarımlarına alternatif olabilecek yeni bir kattan kata SBS/RS tasarımı önerilmiştir. Bu tasarımın performansını etkileyen faktörler istatistiksel olarak analiz edilmiş ve sistem performansını geliştirmek için gerçek zamanlı veri kullanılarak çeşitli öncelik atama kuralları uygulanmıştır.In this thesis, we aim to study a tier-to-tier shuttle-based storage and retrieval (SBS/RS) design developed as alternatively to tier-captive SBS/RS design to overcome its negativeness. SBS/RS is an automated warehousing technology widely utilized in mini-load warehouses. Since there is a dedicated shuttle in each tier of an aisle in tier-captive SBS/RS, the average utilization of shuttles are very low compared to lifting mechanism located as a single server at each aisle. In an effort to decrease the number of shuttles in the system, we propose that novel tier-to-tier SBS/RS where there are few shuttles aisle than the number of tiers in a dedicated aisle so that those shuttles can travel between tiers. By the decreased number of shuttles, it is expected to highly utilize those shuttles. However, this time the throughput rate of the system may decrease compared to the tier-captive SBS/RS under the same warehouse design. For that, we also focus on smart operating policies in that tier-to-tier SBS/RS to improve its performance. We utilize simulation modelling approach for modelling approach. This thesis mainly focuses on three research questions: i) is there an alternative SBS/RS design to tier-captive SBS/RS design where the utilization of shuttles are balanced with lifts? ii) in the porposed novel tier-to-tier SBS/RS, is there a system design meeting the desired system performance metrics with a low total investment cost? iii) what is the best priority assignment rule for transactions scheduling in queues to improve multi-objective performance metrics in the system? We provide solutions to all those questions. Finally, we define a novel tier-to-tier SBS/RS design and show that this design can be utilized as an alternative to classical SBS/RS considering cost, time and energy performances. We also complete a factor analysis to identify significant factors affecting the performance of tier-to-tier SBS/RS, statistically. Moreover, to improve the performance of this novel design, we apply priority assignment rules by tracking real-time data in the system.