Innerbetriebliche Transportsysteme sind integraler Bestandteil logistischer Netzwerke und ein Erfolgsfaktor im Umgang mit den Herausforderungen, denen sich die Logistik heute gegenübersieht: In einem dynamischen Umfeld wirtschaftlicher,
sozialer und politischer Randbedingungen muss die Logistik performant, zuverlässig und mit hoher Qualität funktionieren, während zugleich Flexibilität und der Umgang mit Komplexität verlangt werden. Zudem hängt der wirtschaftliche Erfolg eines Unternehmens davon ab, wie schnell, reibungslos und kostengünstig Materialien durch Produktion und Lager fließen. Den innerbetrieblichen Transportsystemen kommt somit eine entscheidende Rolle für den reibungslosen Produktionsablauf zu.
Durch die unterschiedlichen Aspekte, die bei den Transportmitteltypen jeweils im Fokus stehen, unterscheiden sich zugehörige Planungsansätze in Methodik und zu Grunde liegenden Annahmen. Ein darauf basierender Vergleich verschiedener Transportsysteme ist daher ungenau und mit dem Risiko behaftet, eine suboptimale, unter Umständen nicht anforderungsgerechte Lösung zu wählen. Zudem ist die gleichzeitige Anwendung verschiedener Ansätze fehleranfällig, zeitaufwändig und erfordert Expertenwissen.
Im Forschungsprojekt PlaKAT wird daher ein ganzheitlicher Ansatz für die vergleichende Dimensionierung und Bewertung von Transportsystemen entwickelt. Dieser Ansatz unterstützt den Planern, eine möglichst optimale Lösung unter Berücksichtigung vorgegebener Randbedingungen zu ermitteln. Der Planungsansatz stützt hierzu auf ein generisches Simulationsmodell, wodurch ein Leistungsnachweis des Transportsystems gegeben werden kann, in dem auch dynamische Einflüsse berücksichtigt werden. Die Anwendung des Planungsansatzes ermöglicht somit die Erstellung sinnvoller Systemkonfigurationen bereits in den früheren Phasen der Planung.
Aktualisiert: 2022-12-08
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Für die Auslegung des Rad-Schiene-Systems von Regalbediengeräten kommen hauptsächlich Normen und Richtlinien, die das Rad-Schiene-System von Kranen adressieren, zum Einsatz. Zu nennen sind hier die inzwischen zurückgezogene DIN 15070 und die FEM 1.001. Die Auslegung nach diesen beiden Methoden führt aus einer Reihe von Gründen zu ungenauen Ergebnissen. Diese sind insbesondere die Verwendung eines ungenauen Lastkollektivs, welches lediglich die maximalen und minimalen Kontaktkräfte berücksichtigt, sowie die Nichtberücksichtigung der Gesamtzahl der Rollkontakte über die Auslegungslebensdauer. Diese methodischen Schwächen werden von der DIN EN 13001-3-3 aufgegriffen. Daher ist zu erwarten, dass diese zu einer genaueren Auslegung des Rad-Schiene-Systems führt. Das darin verwendete Lastkollektiv sowie die Gesamtzahl der Rollkontakte sind zum Auslegungszeitpunkt bei Regalbediengeräten allerdings nur schwer abschätzbar.
Vor diesem Hintergrund war das Ziel des Forschungsprojekts MARS die Entwicklung einer Auslegungsmethode, welche die einfache Anwendbarkeit der DIN 15070 bzw. der FEM 1.001 mit der genauen Berechnung nach DIN EN 13001-3-3 vereint. Insbesondere sollten Modelle entwickelt werden, welche in der Lage sind, basierend auf zum Auslegungszeitpunkt bekannten RBG- und Lagerparametern die Lastkollektive sowie die Gesamtzahl der Rollkontakte vorherzusagen. Diese Vorhersagemodelle sollten gemeinsam mit dem Berechnungsvorgehen nach DIN EN 13001-3-3 in einen Softwaredemonstrator implementiert werden. Zum Abschluss sollte die so entwickelte Auslegungsmethode getestet und mit der bisherigen Auslegung nach DIN 15070 und FEM 1.001 verglichen werden.
Daher wurde im Rahmen des hier beschriebenen Forschungsprojekts zunächst ein Simulationsmodell zur Berechnung dieser beiden Auslegungsgrößen erstellt. Dieses nutzt in Zusammenarbeit mit dem projektbegleitenden Ausschuss ausgewählte Eingangsgrößen zur Berechnung der beiden Zielgrößen. Das erstelle Simulationsmodell wurde im Anschluss zur Generierung von Datensätzen genutzt. Dabei wurden die Eingangsgrößen mithilfe von Methoden der statistischen Versuchsplanung so kombiniert, dass eine maximale Informationsdichte erreicht wurde. Die generierten Datensätze wurden zum Training und zum Test von Vorhersagemodellen für die beiden Zielgrößen genutzt. Im Anschluss wurde ein Softwaredemonstrator erstellt, welcher die Vorhersagemodelle mit den Berechnungen der DIN EN 13001-3-3 verbindet. Zum Abschluss fand ein Test der neu entwickelten Auslegungsmethode und ein Vergleich mit den bisher verwendeten Methoden statt.
Aktualisiert: 2022-05-19
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Die Prozesse der Werkzeuglogistik werden aktuell nahezu ausschließlich manuell verrichtet. Bei gleichzeitig steigenden Anforderungen an die Produktionslogistik im Allgemeinen und die Werkzeuglogistik im Speziellen stoßen diese inzwischen immer häufiger an ihre Grenzen. Dies äußert sich in Verzögerungen in der Werkzeugbereitstellung, was im schlimmsten Fall die Unterbrechung von Produktionsaufträgen zur Folge hat.
Vor diesem Hintergrund setzte sich das Forschungsvorhaben Automatisierte, vernetzte, robuste Werkzeuglogistik mittels Assistenzrobotik (AutoWerk) die Entwicklung eines Konzepts zur Automatisierung und Vernetzung der Werkzeuglogistik zum Ziel, das die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Werkzeugbereitstellung erhöht und zusätzlich eine Fokussierung menschlicher Arbeitskraft auf wertschöpfende Prozesse erlaubt. Das Konzept beinhaltet die Befähigung mobiler Assistenzroboter, Werkzeuge selbständig und termintreu an Fertigungsmaschinen bereitzustellen, beziehungsweise diese zurück in ein Werkzeuglager zu transportieren.
Zur Automatisierung der erforderlichen Transport- und Handhabungsprozesse wurden sowohl hardware- als auch softwareseitig neuartige Lösungen entwickelt. Auf Seiten des mobilen Roboters wurden unter anderem eine Möglichkeit zur automatisierten Konfiguration für unterschiedliche Werkzeugtypen und eine simulationsbasierte Zielposenplanung des Manipulators umgesetzt. Zur Planung und Steuerung der automatisierten Werkzeuglogistik wurde ein zentrales Leitsystem entwickelt, das auf Grundlage von Fertigungsaufträgen Transportaufträge für Werkzeuge ermittelt, optimiert und an die mobilen Roboter übermittelt. Außerdem stellt es eine umfassende Benutzeroberfläche zur Verfügung, über die Werkskräfte direkt und intuitiv mit dem System interagieren können.
Die einzelnen Elemente wurden anschließend implementiert und zu einem Gesamtsystem integriert. Dessen Funktionsfähigkeit und industrielles Potential konnte anhand einer demonstratorischen Umsetzung der automatisierten Werkzeuglogistik mittels mobiler Robotik bestätigt werden.
Das angestrebte Forschungsziel wurde erreicht.
Aktualisiert: 2021-11-23
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Die Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens ist die Steigerung des Durchsatzes von
Shuttle-Systemen mit gassen- und ebenengebundenen Fahrzeugen durch den Einsatz mehrerer Shuttle-Fahrzeuge in derselben Ebene und mehrerer Lift-Fahrzeuge in demselben Schacht. In der Ebene und im Lift entstehen dadurch Bereiche, die von
mehreren Fahrzeugen (Server) gemeinsam befahren und als Multi-Server-Systeme
bezeichnet werden. Ein robuster und effizienter Betrieb des daraus hervorgehenden
Multi-Server-Shuttle-Systems setzt allerdings hohe Anforderungen an die Steuerung.
Außerdem macht die Vielzahl an unterschiedlichen Konfigurationen die Durchsatzbestimmung des Gesamtsystems zu einer Herausforderung.
Zu Beginn des Forschungsprojekts wurden mithilfe von Expertengesprächen und einer
Literaturrecherche der Stand der Technik von Shuttle- und Multi-Server-Systemen erarbeitet. Auf dieser Basis wurden relevante Ausprägungen von Multi-Server-Shuttle-
Systemen und deren Auswirkungen auf die Freiheitsgrade der Steuerung identifiziert.
Für die ausgewählten Systemausprägungen wurden Betriebsstrategien für die Zuweisung der Aufträge an die Lift- und Shuttle-Fahrzeuge sowie Bewegungsstrategien für die Ausführung der Aufträge entwickelt. Anschließend wurde ein parametrierbares Simulationstool erstellt, in welches sich die Steuerungsstrategien einbinden sowie unterschiedliche Konfigurationen analysieren und bewerten lassen. Mithilfe des entwickelten Simulationsmodells wurden Parameterstudien durchgeführt und basierend auf den Simulationsergebnissen Handlungsempfehlungen zur durchsatzoptimalen Konfiguration der Systeme abgeleitet.
Multi-Server-Shuttle-Systeme stellen eine bisher wenig beachtete Variante von Shuttle-Systemen dar, die gegenüber herkömmlichen Lösungen eine erhöhte Durchsatzleistung erzielen kann. Dabei lässt sich insbesondere auch die Leistung von Bestandsanlagen erhöhen, indem diese durch Hinzufügen weiterer Lift- und Shuttle-Fahrzeuge und unter Anwendung der entwickelten Steuerungsstrategien in Multi-Server-Shuttle-Systeme überführt werden.
Aktualisiert: 2021-11-23
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Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines intuitiven Steuerungskonzepts für Krane mittels einer tragbaren Fernbedienung: die intuitive Laststeuerung. Der Geräteführer steuert die Maschine in Abhängigkeit seiner eigenen Orientierung. Die Bewegung eines Stellhebels in Richtung der gewünschten Zielposition führt zu einer Lastbewegung in die vorgegebene Richtung bei gleichzeitiger Wirkung mehrerer Antriebe.
Es existiert bisher keine intuitive, funkbasierte Eingabemöglichkeit, die sich generell bei allen Arten von industriellen Lasthebemitteln robust und effizient einsetzen lässt und die gleichzeitig die ergonomischen Nachteile bisheriger Freiheitsgrad-Steuerungen hinsichtlich Kompatibiliät, Gebrauchstauglichkeit und Intuitivität behebt. Im Rahmen der ergonomischen Auslegung der intuitiven Laststeuerung wurde in diesem Forschungsvorhaben die Benutzereingabe mit Hilfe von Joysticks als Lösung für die Umsetzung der intuitiven Laststeuerung identifiziert und das Potenzial mit einer Online-Studie erfolgreich evaluiert. Darauf aufbauend wurde die intuitive Laststeuerung technisch umgesetzt und an einem stationären Ladekran am Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik der Technischen Universität München in Garching appliziert. Hierfür wurden ein Eingabegerät nach ergonomischen Vorgaben konfiguriert sowie notwendige Sensorikkonzepte zur Messung der Bedienerorientierung (MEMS-Inertialsensoren) und Hakenposition (Drehgeber, Seilzuggeber an den Krangelenken) entwickelt. Ferner wurde eine inverse Kinematik aus dem Bereich der Robotik für den Einsatz am Kran modifiziert, um von der gewünschten Hakenbewegungen auf die notwendigen Gelenkbewegungen umrechnen zu können. Ein passendes Regelungskonzept sichert die exakte Ansteuerung der Gelenke auch bei äußeren Störungen. %Die Hakenbewegung erfolgt zu jedem Zeitpunkt parallel zur Joystickbewegung, unabhängig von Position und Orientierung des Bedieners.
Die ergonomische Evaluation der intuitiven Laststeuerung belegt die Potenziale des neuen Konzepts. Hierfür wurde eine Probandenstudie durchgeführt, in der die herkömmliche Steuerung mit der intuitiven Laststeuerung verglichen wurde. Vor allem für Novizen bietet die intuitive Laststeuerung entscheidende Vorteile in der Ablagegenauigkeit und Bedienzeit. In der subjektiven Einschätzung ist sie sowohl für Novizen als auch Experten dem konventionellen Konzept überlegen und wird mit 49:7 für weitere Hebevorgänge gewählt.
Mit der intuitiven Laststeuerung steht somit ein intuitives, industrietaugliches Steuerungskonzept für funkgesteuerte Krane zur Verfügung, das von unterschiedlichen Bedienern – unabhängig von der Vorerfahrung – zur sicheren Steuerung eines Krans verwendet werden kann. Durch die intuitive Laststeuerung wird ein Paradigmenwechsel in der Kransteuerung ermöglicht: Statt wie bisher den Kran zu steuern, steuert der Bediener nun direkt die Last – einfach, schnell und sicher.
Das angestrebte Forschungsziel wurde erreicht.
Aktualisiert: 2021-11-23
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Oftmals beschäftigen sich technologieorientierte Startups erst in einer späten Entwicklungsphase mit logistischen Fragestellungen, wenn bereits viel Geld, Kapazität und Arbeitskraft in logistische Sonderprozesse, ineffiziente Lagerung der Materialien oder ungünstige Lieferantenverträge geflossen ist. Dies lässt sich jedoch vermeiden, wenn frühzeitig Aspekte der Logistik berücksichtigt werden. Im Forschungsvorhaben StartupLog wurde daher ein adaptives Logistikkonzept für technologieorientierte Startups entwickelt, dass es Startups ermöglicht frühzeitig eine mitwachsende Logistik entsprechend der Unternehmensentwicklung aufzubauen. Das Konzept ist speziell auf die Anforderungen technologieorientierter Startups zugeschnitten, um die Logistik eines Startups in den einzelnen Entwicklungsphasen effektiv und effizient zu gestalten. Hierzu wurde im Forschungsvorhaben ein allgemeingültiges Phasenmodell entwickelt, in dem zum einen die einzelnen Entwicklungsstufen anhand von Indikatoren definiert sind und zum anderen die jeweils zu lösenden Logistikaufgaben herausgestellt werden. Mit diesem Modell können sich Startups zu jeder Zeit in eine Entwicklungsphase einordnen und die aktuell wichtigsten Logistikaufgaben der Logistik identifizieren. Für die identifizierten Logistikaufgaben wurden startup-spezifische Methoden und Lösungsansätze entwickelt, die in Form von Steckbriefen, einem Leitfaden und einer Web-App für Startups aufbereitet wurden. Somit werden technologieorientierte Startups unterstützt, ein auf ihre Ansprüche zugeschnittenes Logistikkonzept zu entwickeln und zu optimieren sowie strategische und operative Aufgaben der Logistik rechtzeitig und effizient zu bewältigen.
Aktualisiert: 2021-11-23
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Fachtagung
Schüttgutfördertechnik 2016
Neue Erkenntnisse aus Wissenschaft und Praxis
am 12. und 13. Oktober 2016
in Garching, Technische Universität München
Aktualisiert: 2021-01-21
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