Design and Control of Warehouse Order Picking: a literature review

Order picking has long been identified as the most labour-intensive and costly activity for almost every warehouse; the cost of order picking is estimated to be as much as 55% of the total warehouse operating expense. Any underperformance in order picking can lead to unsatisfactory service and high operational cost for its warehouse, and consequently for the whole supply chain. In order to operate efficiently, the orderpicking process needs to be robustly designed and optimally controlled. This paper gives a literature overview on typical decision problems in design and control of manual order-picking processes. We focus on optimal (internal) layout design, storage assignment methods, routing methods, order batching and zoning. The research in this area has grown rapidly recently. Still, combinations of the above areas have hardly been explored. Order-picking system developments in practice lead to promising new research directions.Order picking;Logistics;Warehouse Management

Planning and Scheduling Optimization

Although planning and scheduling optimization have been explored in the literature for many years now, it still remains a hot topic in the current scientific research. The changing market trends, globalization, technical and technological progress, and sustainability considerations make it necessary to deal with new optimization challenges in modern manufacturing, engineering, and healthcare systems. This book provides an overview of the recent advances in different areas connected with operations research models and other applications of intelligent computing techniques used for planning and scheduling optimization. The wide range of theoretical and practical research findings reported in this book confirms that the planning and scheduling problem is a complex issue that is present in different industrial sectors and organizations and opens promising and dynamic perspectives of research and development

Analysing and modelling train driver performance

Arguments for the importance of contextual factors in understanding human performance have been made extremely persuasive in the context of the process control industries. This paper puts these arguments into the context of the train driving task, drawing on an extensive analysis of driver performance with the Automatic Warning System (AWS). The paper summarises a number of constructs from applied psychological research which are thought to be important in understanding train driver performance. A “Situational Model” is offered as a framework for investigating driver performance. The model emphasises the importance of understanding the state of driver cognition at a specific time (“Now”) in a specific situation and a specific context

An Efficient Constructive Heuristic to Balance Trade-Offs Between Makespan and Flowtime in Permutation Flow Shop Scheduling

Balancing trade-offs between production cost and holding cost is critical for production and operations management. Utilization of a production line affects production cost, which relates to makespan, and work-in-process (WIP) inventories in a production line affect holding cost, which relate to flowtime. There are trade-offs between two objectives, to minimize makespan and to minimize flowtime. Without addressing trade-off balancing issues in flow shop scheduling, WIP inventories are still high in manufacturing, generating unnecessary holding cost. However, utilization is coupled with WIP inventories. Low WIP inventory levels might lower utilization and generate high production cost. Most existing constructive heuristics focus only on single-objective optimization. In the current literature, the NEH heuristic proposed by Nawaz, Enscore, and Ham (1983) is the best constructive heuristic to minimize makespan, and the LR heuristic proposed by Liu and Reeves (2001) is the best to minimize flowtime. In this paper, we propose a current and future deviation (CFD) heuristic to balance trade-offs between makespan and flowtime minimizations. Based on 5400 randomly generated instances, 120 instances in Taillard’s benchmarks, and one-year historical records of operating room scheduling from University of Kentucky HealthCare (UKHC), our CFD heuristic outperforms the NEH and LR heuristics on trade-off balancing, and achieves the most stable performances from the perspective of statistical process control (SPC)

Heuristic scheduling algorithms for dedicated and flexible manufacturing systems

Imperial Users onl

Adaptive Order Dispatching based on Reinforcement Learning: Application in a Complex Job Shop in the Semiconductor Industry

Heutige Produktionssysteme tendieren durch die Marktanforderungen getrieben zu immer kleineren Losgrößen, höherer Produktvielfalt und größerer Komplexität der Materialflusssysteme. Diese Entwicklungen stellen bestehende Produktionssteuerungsmethoden in Frage. Im Zuge der Digitalisierung bieten datenbasierte Algorithmen des maschinellen Lernens einen alternativen Ansatz zur Optimierung von Produktionsabläufen. Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen eine hohe Leistungsfähigkeit von Verfahren des Reinforcement Learning (RL) in einem breiten Anwendungsspektrum. Im Bereich der Produktionssteuerung haben sich jedoch bisher nur wenige Autoren damit befasst. Eine umfassende Untersuchung verschiedener RL-Ansätze sowie eine Anwendung in der Praxis wurden noch nicht durchgeführt. Unter den Aufgaben der Produktionsplanung und -steuerung gewährleistet die Auftragssteuerung (order dispatching) eine hohe Leistungsfähigkeit und Flexibilität der Produktionsabläufe, um eine hohe Kapazitätsauslastung und kurze Durchlaufzeiten zu erreichen. Motiviert durch komplexe Werkstattfertigungssysteme, wie sie in der Halbleiterindustrie zu finden sind, schließt diese Arbeit die Forschungslücke und befasst sich mit der Anwendung von RL für eine adaptive Auftragssteuerung. Die Einbeziehung realer Systemdaten ermöglicht eine genauere Erfassung des Systemverhaltens als statische Heuristiken oder mathematische Optimierungsverfahren. Zusätzlich wird der manuelle Aufwand reduziert, indem auf die Inferenzfähigkeiten des RL zurückgegriffen wird. Die vorgestellte Methodik fokussiert die Modellierung und Implementierung von RL-Agenten als Dispatching-Entscheidungseinheit. Bekannte Herausforderungen der RL-Modellierung in Bezug auf Zustand, Aktion und Belohnungsfunktion werden untersucht. Die Modellierungsalternativen werden auf der Grundlage von zwei realen Produktionsszenarien eines Halbleiterherstellers analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass RL-Agenten adaptive Steuerungsstrategien erlernen können und bestehende regelbasierte Benchmarkheuristiken übertreffen. Die Erweiterung der Zustandsrepräsentation verbessert die Leistung deutlich, wenn ein Zusammenhang mit den Belohnungszielen besteht. Die Belohnung kann so gestaltet werden, dass sie die Optimierung mehrerer Zielgrößen ermöglicht. Schließlich erreichen spezifische RL-Agenten-Konfigurationen nicht nur eine hohe Leistung in einem Szenario, sondern weisen eine Robustheit bei sich ändernden Systemeigenschaften auf. Damit stellt die Forschungsarbeit einen wesentlichen Beitrag in Richtung selbstoptimierender und autonomer Produktionssysteme dar. Produktionsingenieure müssen das Potenzial datenbasierter, lernender Verfahren bewerten, um in Bezug auf Flexibilität wettbewerbsfähig zu bleiben und gleichzeitig den Aufwand für den Entwurf, den Betrieb und die Überwachung von Produktionssteuerungssystemen in einem vernünftigen Gleichgewicht zu halten