Automated solutions for factory logistics : performance assessment model and design insights

In recent years, many industrial trends lead to the increasing importance of the Factory Logistics, together with the spread of the supermarkets concept (Battini et al. 2013). Meanwhile, new material handling technologies have been developed. Among which the Autonomous Vehicle Storage and Retrieval System (AVS/RS), a material handling technology for unit load storage and retrieval. In this solution the horizontal movement is performed by rail-guided vehicles (robots) moving within and between the aisle of the storage racks, while the vertical movement is operated by fixed lifts installed along the rack periphery (C. J. Malmborg 2002). This technology has been widely adopted since its introduction at the beginning of the 20th century. In recent years, new technology variants have been developed, among which: Shuttle-Based Storage and Retrieval System (SBS/RS) and Vertical Robotic Storage and Retrieval Systems. The latter represents the newest solution in term of automated warehouses. Following the recent developments, in this thesis the vertical robotic storage and retrieval system used for feeding supermarkets from the central warehouse was analysed. An analytical model to assess the system performances has been developed, in particular the system was modelled as a semi-open queue network and solved through the matrix-geometric method. Based on data obtained from a company operating in the automotive industry, the model was validated through simulation. Finally, it is applied to different scenarios so that to study the relationship between the system variables and its performances, providing design and managerial insights.

Negli ultimi anni, recenti trend industriali hanno portato alla sempre maggiore importanza della logistica interna (o di fabbrica), così come alla diffusione del concetto di supermercato di linea. Allo stesso tempo, sono state sviluppate nuove tecnologie per la movimentazione dei materiali. Tra quest’ultime troviamo l’Autonomous Vehicle Storage and Retrieval System (AVS/RS), una tecnologia di movimentazione utilizzata per lo stoccaggio e il recupero di unità di carico. In essa, il movimento orizzontale viene eseguito da veicoli che si muovono lungo rotaie posizionate all’interno dei corridoi del magazzino. Mentre il movimento verticale viene effettuato tramite una serie di ascensori posizionati alle estremità delle scaffalature del magazzino. Tale tecnologia di movimentazione è stata ampiamente adottata sin dalla sua introduzione nel ventesimo secolo. Inoltre, negli ultimi anni, sono state sviluppate diverse varianti tra cui: Shuttle-Based Storage and Retrieval System (SBS/RS) e Vertical Robotic Storage and Retrieval Systems. Quest’ultima in particolare rappresenta l’ultima novità in materia di magazzini automatizzati. Sull’onda dei recenti sviluppi in ambito tecnologico e industriale, in questa tesi è stato analizzato un sistema di Vertical Robot utilizzati per il rifornimento di una serie di supermercati dal magazzino centrale. È stato sviluppato un modello analitico per valutare le prestazioni del sistema, in particolare quest’ultimo è stato modellizzato come una rete di code semi-aperte e risolto tramite il metodo a matrice geometrica. Basandosi sui dati forniti da un’azienda operante nel settore automobilistico, il modello è stato convalidato mediante simulazione e applicato a diversi scenari in modo da poter studiare la relazione tra le diverse variabili del sistema e le sue prestazioni, fornendo così utili consigli riguardanti sia la progettazione che la gestione del sistema stesso.