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Bewertung von Multi-Agent Path Finding Verfahren für deren Einsatz in robotisierten Logistiksystemen

Evaluation of Multi-Agent Path Finding Methods for their Application in Robotized Logistics Systems.

  1. M.Sc. Benedikt Hein Professur für Technologie von Logistiksystemen, Helmut-Schmidt-Universität
  2. M.Sc. Mike Wesselhoeft Institut für Technische Logistik, Technische Universität Hamburg
  3. M.Sc. Moein Azizpour Professur für Technologie von Logistiksystemen, Helmut-Schmidt-Universität
  4. Prof. Dr.–Ing. Alice Kirchheim Professur für Technologie von Logistiksystemen, Helmut-Schmidt-Universität
  5. Dr. Johannes Hinckeldeyn Institut für Technische Logistik, Technische Universität Hamburg

Abstracts

Seit einigen Jahren existieren Logistiksysteme, in denen hunderte Autonome Mobile Roboter für die Kommissionierung oder Sortierung eingesetzt werden. Die Pfadplanung für die in diesen Systemen navigierenden Roboter ist ein aktuelles Problem, für dessen Lösung seit geraumer Zeit Multi-Agent Path Finding (MAPF) Verfahren verwendet werden. Bisher besteht jedoch kein Konsens darüber, welche Bewertungskriterien es erlauben, die Eignung einer MAPF-Methode für eine bestimmte Anwendung abzuschätzen. In dieser Arbeit leiten wir daher qualitative Bewertungskriterien her (Skalierbarkeit, Konfliktmanagement und Lösungsqualität), die eine solche Eignungsbeurteilung ermöglichen. Unter Verwendung dieser Kriterien stellen wir fest, dass für Robotic Mobile Fulfillment Systeme die Priority Based Search geeignet ist, während in robotisierten Sortiersystemen die Explicit Estimation Conflict Based Search zweckmäßig ist. Für roboterbasierte Produktionsversorgung wiederum, empfehlen wir die Conflict Based Search.

In recent time, logistics systems have been in place in which hundreds of autonomous mobile robots are used for tasks such as picking or sorting. Path planning for the robots navigating in these systems is still a relevant problem, for which Multi-Agent Path Finding (MAPF) methods have been considered for some time. However, there has been no consensus on which evaluation criteria allow for estimating the suitability of a MAPF method for a particular application. In this work, we therefore derive qualitative evaluation criteria (scalability, conflict management, and solution quality), that enable such a suitability assessment. We use these criteria to find that Priority Based Search is suitable for Robotic Mobile Fulfillment systems, while Explicit Estimation Conflict Based Search is appropriate in robotic sorting systems. For robotic-based production logistics, we recommend the Conflict Based Search algorithm.

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