DEM-Schüttgutdatenbank – Generierung einer Datenbank zur Kalibrierung von Schüttgütern für die DEM-Simulation von Förderanlagen

DEM-Schüttgutdatenbank – Generierung einer Datenbank zur Kalibrierung von Schüttgütern für die DEM-Simulation von Förderanlagen von Fottner,  Johannes, Guenthner,  Willibald, Kessler,  S., Otto,  H., Rackl,  M.
Das Ziel des Projekts DEM-Schüttgutdatenbank war die Entwicklung eines einheitlichen Vorgehens zur Kalibrierung von Materialparametern für die Berechnung mittels der Diskrete-Elemente-Methode (DEM). Insgesamt wurden 11 industrierelevante Schüttgüter aus verschiedenen Branchen der Messung von charakteristischen Schüttguteigenschaften unterzogen. Zur Messung kamen unter anderem eine Translationsscherzelle und ein im Rahmen des Projekts entwickelter Versuchsstand zur Messung von Schüttdichte und Schüttwinkel zum Einsatz. Die gemessenen Daten des Schüttwinkels sowie der Schüttdichte dienten als Grundlagen für den Praxistest eines eigens entwickelten automatisch ablaufenden Verfahrens zur Kalibrierung von DEM-Material- und Kontaktmodellparametern, welches erfolgreich getestet, verifiziert und zur Kalibrierung der untersuchten Schüttgüter angewandt wurde. Zusätzlich konnte demonstriert werden, dass die Einbindung des Rayleigh-Zeitschritts in den Optimierungsvorgang systematisch zu größeren Simulationszeitschritten führt und ein geeignetes Mittel ist, um der Lösungsvielfalt bei der Kalibrierung von DEM-Schüttgutmodellen zu begegnen. Der zur Kalibrierung entwickelte Programmcode wird mit Ende des Projektes als quelloffene Software öffentlich zugänglich gemacht, um interessierten Kreisen uneingeschränkten Zugang zum entwickelten Verfahren zu erlauben und die Weiterentwicklung des Kalibrierungsverfahrens zu ermöglichen.
Aktualisiert: 2021-11-23
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GameLog – Gamification in der Intralogistik

GameLog – Gamification in der Intralogistik von Guenthner,  Willibald, Klevers,  M., Mandl,  H., Sailer,  M
Ziel des Forschungsprojekts war die Erprobung des Einsatzes von Gamification zur Motivations- und Leistungssteigerung in der manuellen Mann-zu-Ware Kommissionierung. Hierzu sollte ein Demonstrator entwickelt und erprobt werden. Zudem sollte ein Konzept entwickelt werden, mit dem Gamification für den Kontext der Intralogistik nutzbar gemacht wurde. Gamification ist eine Interventionsmöglichkeit die dem Marketing entstammt und in erster Linie zur Motivationssteigerung und Kundenbindung eingesetzt wird. Es bezeichnet die Integration von Spielelementen in den nicht-spielerischen Kontext. Im Forschungsprojekt wurde zunächst ein Vorgehen entwickelt, um Gamification Anwendungen für manuelle Handhabungsprozesse zu entwickeln. In diesem Vorgehen stand besonders die Analyse der Ausgangssituation – also dem zu gamifizierenden Prozess - im Mittelpunkt. Spielelemente sollen in der Weise in den Prozess eingebracht werden, dass die Ausführung des Prozesses nicht durch die integrierten Spielelemente verändert wurde. Zudem wurde die Perspektive der Zielgruppe in einer Interviewstudie erhoben. Kommerzielle Spiele wurden Untersucht, um eine Liste von Spielmechanismen und –elementen zu erarbeiten, die später potenziell zum Einsatz kommen können. Auf Basis dessen wurde ein Demonstrator entwickelt und in einem Lager in der Versuchshalle des Lehrstuhls für Fördertechnik Materialfluss Logistik realisiert. In einer Probandenstudie wurde der Demonstrator untersucht. In der Laborerhebung mit Experimental- und Kontrollgruppe wurde die Leistung und die Motivation der beteiligten Probanden über Kennzahlen und Fragebögen ermittelt. Die Ergebnisse wurden statistisch ausgewertet. Es konnten signifikante Verbesserungen in allen Bereichen der Motivation und Leistung der Testpersonen gefunden werden. Gamification stellt demnach eine erfolgsversprechende Intervention zur Steigerung von Leistung und Motivation in der manuellen Kommissionierung sowie weiteren Bereichen der Intralogistik dar. Das Buch beschreibt das Vorgehen und die Ergebnisse des beschriebenen Forschungsvorhabens.
Aktualisiert: 2021-01-21
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Einfluss der Bodenungenauigkeiten auf das dynamische Verhalten von Schmalgangstaplern

Einfluss der Bodenungenauigkeiten auf das dynamische Verhalten von Schmalgangstaplern von Guenthner,  Willibald
Forschungsbericht Dieses Vorhaben (Projekt-Nr. 14531N) ist aus Mitteln des Bundesministerium für Wirtschaft über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF) gefördert und im Auftrag des Forschungskuratorium Maschinenbau e.V. (FKM) durchgeführt worden.
Aktualisiert: 2020-01-13
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Pick-by-Vision: Augmented Reality unterstützte Kommissionierung

Pick-by-Vision: Augmented Reality unterstützte Kommissionierung von Blomeyer,  Niels, Guenthner,  Willibald, Reif,  Rupert, Schedlbauer,  Michael
In einer Zeit des kontinuierlichen Wandels nimmt die Handlungskomplexität für die Protagonisten automobiler Wertschöpfungsnetzwerke beständig zu. Sie resultiert im Wesentlichen aus den durch Globalisierung, gesättigte Märkte, volatile Kundennachfrage, verkürzte Produktlebenszyklen sowie steigende Modell- und Variantenzahlen geschaffenen Umfeldbedingungen. Um dem daraus resultierenden Wettbewerbsdruck begegnen und den Unternehmenserfolg auf den weltweiten Absatzmärkten auch unter Nutzung neuer Beschaffungsmärkte sicherstellen zu können, bedarf es leistungsfähiger Logistikkonzepte und -Systeme, die den Herausforderungen des zunehmend turbulenteren Umfelds mit erhöhter Adaptivität begegnen. Im Rahmen des Bayerischen Forschungsverbundes ForLog wurde in diesem Zusammenhang die Vision der Supra-Adaptivität entwickelt, die die aufwandsarme und unternehmensübergreifende Fähigkeit zur Anpassung an dynamische Veränderungen bezeichnet. Dieses Ziel lässt sich jedoch nur erreichen, wenn bereits die Logistikplanung adaptiv gestaltet ist, um auf die rasch wechselnden Randbedingungen effektiv und effizient reagieren zu können. Ziel der Arbeit ist daher die Entwicklung eines ganzheitlichen, adaptiven Logistikplanungskonzepts vor dem Hintergrund der Aufgaben- Stellungen der automobilen Logistikplanung, das zu einer Reduzierung der Planungszeiten bei gleichzeitiger Steigerung der Planungsqualität beiträgt. Hierzu werden zunächst die Anforderungen an das Konzept und dessen Gestaltungsprinzipien geklärt. Das adaptive Planungskonzept selbst wird unter Rückgriff auf systemtechnische Grundlagen als modellbasierte Vorgehensmethodik entwickelt, die sowohl die Gestaltung des Planungsprozesses als auch des Planungsgegenstandes auf Basis modularer Elemente beinhaltet. Dies trägt wesentlich zur Komplexitätsreduktion in der Logistikplanung bei und schafft Möglichkeiten zur Aufwandsminderung durch die Wiederverwendung erprobter Elemente. Die Zerlegung von Planungsprozessen in klar durch Aufgabe und zu erreichendes Ergebnis voneinander abgegrenzte, standardisierte Prozesselemente, erlaubt ferner deren Neu- und Rekombination zu individuellen Prozessketten und ermöglicht so die angestrebte Adaptivitätssteigerung in der Logistikplanung. Die verbesserte Abschöpfung und Bereitstellung von Planungswissen innerhalb dieser als Bausteine bezeichneten Elemente führt zu einer kontinuierlichen Fortentwicklung des Planungswissens und damit zur Verbesserung der Planungsqualität. Die Evaluation des Konzepts wird an Hand der Planung der Materialbereitstellung und -Versorgung in der automobilen Endmontage durchgeführt.
Aktualisiert: 2019-01-11
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Bayerischer Forschungsverbund „Virtuelle Baustelle“ (ForBAU)

Bayerischer Forschungsverbund „Virtuelle Baustelle“ (ForBAU) von Guenthner,  Willibald, Horenburg,  Tim, Klaubert,  Kornelia, Schorr,  Markus, Wimmer,  Johannes
Kerngedanke des Forschungsverbundes ist die ganzheitliche Abbildung eines komplexen Bauvorhabens in einem digitalen Baustellenmodell. Dieses soll allen Beteiligten eines Bauprojektes von der Planungs- bis hin zur Ausführungsphase als zentrales Datenmedium dienen und sämtliche Informationen hinsichtlich der Planung, Vermessung, Arbeitsvorbereitung, Buchhaltung sowie dem Fortschritt der Baustelle selbst berücksichtigen. Die Basis für diesen Ansatz ist die Nutzung verschiedener, bereits am Markt erhältlicher digitaler Werkzeuge. Ziel ist die Integration dieser verschiedenen Insellösungen zu einem ganzheitlichen Konzept. Begleitend zu den theoretischen Arbeiten werden die Ergebnisse anhand von mehreren Pilotbaustellen stets auf Ihre Durchführbarkeit in der Praxis hin überprüft. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, gliedert sich die Struktur des Forschungsverbundes in vier eng miteinander vernetzte Teilprojekte und drei Arbeitskreise auf.
Aktualisiert: 2020-01-13
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Optimierung von Entladestrategien bei der Schüttgut-Schiffsentladung

Optimierung von Entladestrategien bei der Schüttgut-Schiffsentladung von Frenz,  Thorsten, Guenthner,  Willibald, Kessler,  Stephan, Mirlach,  Michael
Im Rahmen des IGF-Forschungsvorhabens 17444 N „Optimierung von Entladestrategien bei der Schüttgut-Schiffsentladung“ wurde ein Simulationsprogramm entwickelt, mit dem der Entladevorgang eines Schüttgutfrachters nachgebildet werden kann. Mögliche Einsatzgebiete des Simulationsprogramms sind unter anderem: • Analyse eines Entladevorgangs • Vergleich verschiedener Entladestrategien • Suche von Ansätzen zur Optimierung des Entladevorgangs Überprüfung neuer Entladestrategien auf technische Machbarkeit Das Programm ermöglicht die Simulation der vollständigen oder teilweisen Entladung sowohl eines einzelnen Laderaums als auch eines oder mehrerer Schiffe. Auch der Einsatz mehrerer Entlader gleichzeitig in einer Luke ist möglich. Der Prozessablauf kann dabei beliebig modifiziert und die Auswirkungen der Änderungen untersucht werden. Es stehen Werkzeuge zur Steuerung, Visualisierung und Analyse des Simulationsablaufs zur Verfügung. Im Simulationsmodell werden die Positionen der Entlader, der Tidengang, das Materialverhalten des Schüttguts sowie mögliche Kollisionen und der Tiefgang des Schiffs berücksichtigt. Zur Simulation der Entlader wurde ein Modell implementiert, durch das kontinuierliche Entlader mit drei rotatorischen Freiheitsgraden sowie diskontinuierliche Entlader im Greiferbetrieb abgebildet werden können. Zuführgeräte zur Unterstützung des Entladevorgangs sind in Form von Planierraupen abbildbar. Ergänzend bietet der Demonstrator die Möglichkeit zur Modellierung fiktiver Zuführgeräte zur behelfsmäßigen Simulation der Restentleerung im Falle abzubildender Zuführgeräte, die nicht dem Typ Planierraupe entsprechen. Modelle für weitere Entladertypen und Zuführgeräte können nahtlos in das bestehende Programm integriert werden. Durch die Einbindung entsprechender Modelle kann auch der Einsatz von komplizierten Entlademechanismen (z. B. formveränderliche Kratzer, Zuführschnecken oder Anbaugeräte) simuliert werden. Mit dem Programm wurden zwei real beobachtete Entladevorgänge von Schüttgutschiffen nachsimuliert, wobei sich bei der zur Entladung benötigten Zeit eine Abweichung von max. 2,3% ergab.
Aktualisiert: 2021-01-21
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Untersuchung von dynamischen Regalbelastungen

Untersuchung von dynamischen Regalbelastungen von Guenthner,  Willibald, Hübner,  Karl Th, Kleeberger,  Michael
Die dynamischen Belastungen im Bereich Regalbau sind in erster Linie stoßartige Belastungen. Speziell durch die zunehmenden Beschleunigungen und Geschwinctigkeiten der Regalbediengeräte werden die Stöße, die in die Regale eingeleitet werden, immer größer. Insbesondere können Stöße durch Fehlfunktionen zu Beschädigungen und im schlimmsten Fall zum Einsturz eines Regals führen. Vor diesem Hintergrund ist die Herabsetzung der Teilsicherheitsbeiwerte für Regale in automatischen Lagern in prEN 15512 [prEN 15512:2006] gegenüber DIN 18800 [DIN 18800] kritisch zu sehen. Die resultierende Sicherheit gegen Versagen beträgt dann 1,3 statt wie bisher 1,65. Zudem verpflichtet prEN 528 [prEN 528:2004] die Regalbediengerätehersteller zukünftig, dem Regalhersteller die während des Betriebes in das Regal eingeleiteten Kräfte mitzuteilen. Die Kräfte sollen als quasistatische Lasten die maximal auftretenden dynamischen Belastungen des Regals erfassen. Weiter ist zu beachten, dass die Regalkonstruktion in den letzten Jahren einen enormen Wandel vollzogen hat. Es setzt sich immer mehr die Verwendung offener, dünnwandiger Profile für die Regatstützen, Palettenträger und Diagonalaussteifungen durch. Diese sind auf hohe Steifigkeit in ihrer Hauptbelastungsrichtung hin optimiert und somit empfindlich gegenüber anderen Belastungen. Mit ihrer geringen Wandstärke bieten sie nur wenig Widerstand bei einer Kollision mit dem Regalbediengerät oder einer Ladeeinheit. Die Praxis zeigt, dass eine Kollision massiver Teile des Regalbediengerätes mit dem Regal zu enormen Schäden, bis hin zum Kollaps des gesamten Systems führen kann.
Aktualisiert: 2020-01-13
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RFID-MobiVis – Mobile Lesefelderfassung und -visualisierung von UHF-RFID-Installationen

RFID-MobiVis – Mobile Lesefelderfassung und -visualisierung von UHF-RFID-Installationen von Guenthner,  Willibald, Lechner,  Johannes
Aufgrund der vielen Vorteile der automatischen Identifikation durch UHF-RFID in logistischen Prozessen schreitet der Einsatz dieser Technologie immer weiter vo-ran. Die hierfür aufgebauten UHF-RFID-Installationen müssen eine zuverlässige Er-fassung der Transponder gewährleisten. Dies gilt es beim Aufbau oder Umbau der-artiger Installationen nachzuweisen. Aktuelle Verfahren, die dazu eingesetzt wer-den, sind mit hohem Aufwand verbunden. Für eine schnelle und aufwandsarme Beurteilung der zuverlässigen Erfassung von Transpondern durch einen RFID-Aufbau wäre ein Abbild zur Verteilung der Feldstärke im elektromagnetischen Lese-feld von großem Nutzen. Daher ist das Ziel des Forschungsvorhabens eine Metho-de zur einfachen, mobilen und aufwandsarmen Erfassung und Visualisierung von UHF-RFID-Lesefeldern zu entwickeln. Die Methode basiert auf dem Lösungsansatz, schnell an vielen Punkten im Raum die Feldstärke zu messen. Ermittelte Messdaten werden anschließend zur Lese-feldanalyse für den Anwender dreidimensional visualisiert. Dazu wird ein Software-konzept mit grafischer Bedienoberfläche für eine einfache Steuerung entwickelt. Die schnelle Erfassung vieler Feldstärkewerte an verschiedenen Punkten im Raum wird durch die Kombination eines Trackingsystems mit geeigneter Hochfrequenz-messtechnik ermöglicht. Das Trackingsystem erfasst dazu parallel zur Messung der Feldstärke die Position der Messsensorik. Diese Systeme werden in zwei Varianten konzipiert, eine State-of-the-Art-Variante aus hochwertigen Komponenten aus dem Stand der Technik und eine Low-Cost-Variante aus kostengünstigen Bestandteilen. Durch die Evaluation der Konzepte, welche demonstratorisch umgesetzt werden, findet ein Vergleich der beiden Varianten statt. Dabei stellt sich heraus, dass selbst mit kostengünstiger Messtechnik ein System erzeugt werden kann, das eine schnel-le Messung und Visualisierung von UHF-RFID-Lesefeldern ermöglicht. Die dazu er-zeugte Visualisierung der Messergebnisse lässt eine schnelle Bewertung des Lese-feldes einer UHF-RFID-Installation zu.
Aktualisiert: 2021-01-21
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