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Nutzenpotenziale intelligenter Beleuchtungssysteme für die Lagerwirtschaft am Beispiel der Kommissionierung
Kurzbeschreibung
In recent years, new technical solutions have extended traditional lighting systems to become ‘smart’. Different types of smart lighting systems are available on the market today, and researchers have concentrated on analyzing their usability and efficiency, especially for private households, office buildings and public streets. The potentials of smart lighting systems in industrial applications, such as production and logistics, have, however, been infrequently discussed. The aim of this project is to study the integration of smart lighting systems into industrial contexts to further utilizing the various advantages these systems offer.
This research was supported by Bundesministerium für Wirtschaft und Energie [grant number IGF-No. 19570 N].
Publikationen
Using smart lighting systems to reduce energy costs in warehouses: A simulation study
Füchtenhans, Glock, Grosse & Zanoni (2021)
International Journal of Logistics: Research and Applications
Despite the various technical solutions for making lighting ‘smart,’ today’s lighting systems are often kept simple, and they are frequently not adjusted to user behaviours. This is especially the case for production and logistics facilities such as warehouses, where large areas have to be illuminated, and where lighting is often fully turned on while the warehouse operates. This paper presents a simulation model developed to evaluate the cost benefits potentially resulting from using smart lighting systems in warehouses. The simulation model allows for varying warehouse design and order picking process parameters. In addition, three different operating strategies for lighting systems representing different types of smart lighting technologies are implemented and compared to a conventional lighting system. A structured simulation study provides insights into how smart lighting systems interact with system design and process parameters, and how both collectively influence warehouse operating costs. The results of the simulation model and data obtained from a practical case indicate that smart lighting systems have great potential for reducing the energy consumption in warehouses relative to conventional lighting, and that, in addition to savings in cost, they can contribute to improving the environmental footprints of warehouses.
Smart lighting systems: State-of-the-art and potential applications in warehouse order picking
Füchtenhans, Grosse & Glock (2021)
International Journal of Production Research 59(4)
Artificial lighting is a constant companion in everyday private and working life, influencing visibility in interior spaces as well as outdoors. In recent years, new technical solutions have extended traditional lighting systems to become ‘smart’. Different types of smart lighting systems are available on the market today, and researchers have concentrated on analyzing their usability and efficiency, especially for private households, office buildings and public streets. This paper presents a systematic literature review to analyze the state-of-knowledge of technologies and applications for smart lighting systems. The results of the review show that smart lighting systems have been frequently discussed in the literature, but that their potentials in industrial environments, such as production and logistics, has rarely been addressed in the literature so far. Lighting systems for industrial environments often have very different requirements depending on the working environment and operating conditions. Based on the results of the literature review, this paper contributes to closing this research gap by discussing the usage potential of smart lighting systems to improve the efficiency of warehouse order picking, which is an application that may benefit from various functions smart lighting systems provide. Several propositions are developed that emphasize research opportunities and managerial implications in this context.
Abschlussbericht zu dem IGF-Forschungsvorhaben "Intelligente Beleuchtungssysteme in der Lagerwirtschaft"
Glock, Grosse, Füchtenhans, Beck, Löffler, Goeke & Schneider (2020)
Die Zielsetzung des Projekts bestand in der Untersuchung von Nutzenpotenzialen intelligenter Beleuchtungssysteme in der Lagerhaltung. Intelligente Beleuchtungssysteme sind in der Lage, Gänge des Lagers nutzungsabhängig auszuleuchten, sodass die Beleuchtungsintensität und damit auch der Energieverbrauch an die tatsächliche Nutzung des Lagers angepasst werden kann. Da die Nutzungsintensität der Gänge des Lagers wiederum von der Steuerung des Lagers durch das Unternehmen abhängt und damit aktiv beeinflusst werden kann, entstehen zwischen den operativen Betriebsstrategien für das Lager und den Nutzenpotenzialen intelligenter Beleuchtungssysteme zahlreiche Wechselwirkungen. Diese Wechselwirkungen wurden im vorliegenden Projekt, insbesondere durch die Entwicklung integrierter athematischer Optimierungsmodelle für die Kommissionierung sowie durch die Entwicklung eines Simulationsmodells, explizit untersucht. Die Bearbeitung der Themenstellung ist in enger Zusammenarbeit mit dem projektbegleitenden Ausschuss erfolgt.
Verbesserung der Energieeffizienz im Lager durch intelligente Beleuchtungssysteme
Füchtenhans, Grosse & Glock (2020)
ZWF Zeitschrift fuer Wirtschaftlichen Fabrikbetrieb 115(4)
Vor dem Hintergrund zahlreicher Initiativen zur Verbesserung des Klimaschutzes suchen viele Unternehmen nach Lösungen zur Verringerung ihres ökologischen Fußabdrucks. Dabei werden logistische Prozesse bisher allerdings zumeist vernachlässigt. Gerade die Lagerhaltung zeichnet jedoch in vielen Unternehmen für hohe Energieverbräuche und entsprechend hohe Kohlenstoffdioxidemissionen verantwortlich, wobei insbesondere die Beleuchtung ein bedeutender Verbraucher ist. Marktreife intelligente Beleuchtungssysteme bieten Unternehmen die Möglichkeit, Lagerprozesse effizient zu steuern und gleichzeitig durch eine bedarfsgerechte Beleuchtung den Energiebedarf deutlich zu reduzieren. In diesem Beitrag werden die Potenziale einer intelligenten Beleuchtung anhand eines Simulationsmodells am Beispiel der Kommissionierung untersucht.
Use Cases and Potentials of Smart Lighting Systems in Industrial Settings
Füchtenhans, Grosse & Glock (2019)
IEEE Engineering Management Review
Light influences private and working life. Smart lighting systems make it possible to adjust the available light to the behavior and preferences of the user, which increases productivity and user well-being and contributes to lowering energy cost. The benefits of smart lighting systems have frequently been discussed for private households, office buildings and for public streets; their potential for supporting industrial processes has, in contrast, not attracted much attention so far. The work at hand gives an overview of smart lighting systems and the potential benefits associated with them. It then presents a few use cases to highlight how smart lighting could lower energy costs and improve operational processes in industrial companies.
Intelligente Beleuchtung mit Anwendungspotenzial
Füchtenhans, Grosse & Glock (2019)
Die Leistungsfähigkeit von sogenannten Halbleiter-Lichtquellen, darunter auch die von Leuchtdioden (lichtemittierende Diode; LED), hat in den letzten Jahren einen sprunghaften Anstieg vollzogen, wodurch sich zahlreiche neue Anwendungsfelder erschließen. Das LED-Leuchtmittel ist damit nicht nur als ein Ersatz der herkömmlichen Lichtquellen anzusehen. Sowohl in der Licht- und Kosteneffizienz als auch in Bezug auf vielfältige Steuerungsmöglichkeiten bietet es Vorteile, wodurch es einen großen Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten kann. Dabei können allein durch die Umstellung von herkömmlicher Beleuchtung, wie beispielsweise Standard-Leuchtstofflampen, auf LED-Leuchtmittel große Energieeinsparungen im Bereich der Beleuchtung von bis zu 60% erreicht werden. Diese Einsparpotenziale ergeben sich aus der hohen Lichtausbeute von bis zu 200 lm/W und einer Lebensdauer in Bereichen von 50.000 bis 100.000 Stunden. Zudem besitzen LED-Leuchtmittel eine hohe Schaltfestigkeit, sodass die Lebensdauer der LED durch häufiges An- und Ausschalten nichtwesentlich beeinflusst wird. LED funktionieren aufgrund ihrer Bauweise in Verbindung mit den üblicherweise kühleren Umgebungstemperaturen in Logistikanlagen noch effizienter. Dabei haben betriebsbedingte Vibrationen und Erschütterungen keinen Einfluss auf die Funktionalität. Außerdem enthält das Licht von LED keine Wärmestrahlung, sodass sich Kühl- und Schmiermittel in Verbindung mit Staub nicht einbrennen können. Diese Eigenschaften ermöglichen längere Wartungsintervalle und reduzieren somit die Wartungskosten gegenüber herkömmlichen Leuchtmitteln.
Applications for smart lighting systems in production and logistics: a structured literature review
Füchtenhans, Grosse & Glock (2019)
9th IFAC Conference on Manufacturing Modelling, Management and Control (MIM 2019)
Order picking, the process of retrieving items from their storage locations to fulfil customer orders, ranks among the most labour- and time-intensive processes in warehousing. Prior research in this area had a strong focus on the development of operating policies that increase the efficiency of manual order picking, for example by calculating optimal routes for the order pickers or by assigning products to storage locations. One aspect that poses a major challenge to many warehouse managers in practice has, curiously enough, remained largely unexplored by academic research: modifications in workflows (i.e., workplace deviance in a positive or negative sense) in order picking, which we define as “maverick picking”. The purpose of this paper is to characterize maverick picking and to study its causes, its forms of appearance, and its potential impact on order picking performance. To gain insights into maverick picking, we first survey the literature to illustrate the state-of-knowledge of maverick picking. Subsequently, we report the results of a multi-case study on maverick picking and deduct a related content framework. The results of our case study support the proposition that maverick picking is highly relevant in practice and that it is a major determinant of order picking performance.
Literature review on smart lighting systems and their application in industrial settings
Füchtenhans, Grosse & Glock (2019)
6th International Conference on Control, Decision and Information Technologies
Lighting influences private and working life. At the same time, it is a critical contributor to energy consumption. Although there exist manifold technical solutions for lighting to become ‘smart’, today’s lighting systems are often kept simple, and they are frequently not adjusted to the user’s behavior. This paper presents the results of a systematic literature review on smart lighting systems and their related components. The results show that lighting systems for use in private households, office buildings and for public streets are well investigated in the literature. However, the potentials of smart lighting systems in industrial settings have only infrequently been discussed. The aim of this paper therefore is to present the state-of-knowledge on smart lighting systems and to highlight the potentials of such systems for production and logistics facilities.
Nutzenpotenziale intelligenter Beleuchtungssysteme für Fabrikbetriebe
Füchtenhans, Schmidt, Grosse & Glock (2019)
Fabriksoftware 24
In modernen Fabrikbetrieben wird nach Lösungen zur Reduktion von Energiekosten und Kohlenstoffdioxidemissionen gesucht, dabei jedoch häufig die Beleuchtung vernachlässigt. Durch die stetige Weiterentwicklung der LED existieren marktreife intelligente Beleuchtungssysteme, die äußerst energieeffizient und emissionsarm sind und darüber hinaus weitere Nutzenpotenziale zur Prozessverbesserung aufweisen.