Dieser Beitrag zeigt, wie die von Menschen bekannten Fähigkeiten zur Flexibilität und Anpassung gegenüber veränderten Umgebungsbedingungen, die sich in den kognitiven Eigenschaften der Menschen widerspiegeln, auf Flurförderzeuge in der Intralogistik übertragen werden können. Als Beispiele für die Umsetzung von Industrie 4.0 in der Intralogistik werden Technologien vorgestellt, die es Flurförderzeugen ermöglichen, ihre Umgebung zu erkennen, Informationen zu kommunizieren, zu schlussfolgern, autonom zu handeln, Entscheidungen zu treffen, zu lernen oder zu planen. Realisiert werden diese Fähigkeiten durch ein optisches Ortungssystem zur Positionsbestimmung, eine kamerabasierte Ein-/ Auslagerungsunterstützung und in Reifen integrierte Sensorik sowie neuartige Interaktionsformen für Flurförderzeuge in Form von Sprache und Gestik.
Flurförderzeuge, Gestensteuerung, Sprachsteuerung, Sensorintegration, 3D-Kamera, Ortungssystem
Viele Unternehmen können oder müssen den Energieverbrauch in ihrer Produktion senken. Das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) hat Verfahren und eine Formel entwickelt, mit der sich die Energiebilanz verbessern lässt. Gleichzeitig profitiert von dem Ansatz auch die Qualität der Produkte.
Prozessmanagementsoftware, Qualitätskosten, Zuverlässigkeitstechnik
Fahrerlose Transportsysteme (FTS) sind in modernen Produktionsanlagen mittlerweile fest etabliert. Die Auslegung des FTS bedeutet im jetzigen Stand der Technik allerdings immer noch einen enormen Planungsaufwand und damit hohe Kosten, da sehr unterschiedliche Ziele (z. B. kurze Wege, Kollisionsvermeidung, Maximierung des Freiraums, Berücksichtigung des Personenverkehrs) gleichzeitig verfolgt werden müssen. Je nach Anwendungsfall werden den unterschiedlichen Optimierungszielen verschiedene Prioritäten zugeordnet. Die Gewichtung dieser Ziele ist stark von der Einschätzung eines Experten abhängig. Automatisierte Ansätze in Form von Algorithmen liefern Ergebnisse die mathematisch korrekt, in der Realität aber nicht direkt anwendbar sind. Dieser Beitrag präsentiert ein Expertensystem, das automatisiert Wegenetze für FTS auslegt. Ziel ist dabei, Wegenetze zu erstellen, die sowohl effizient als auch praktisch anwendbar sind. Hierzu werden klassische Wegenetzalgorithmen (Lee und A*), die mathematisch effiziente Wegenetze erstellen können, mit menschlichem Expertenwissen in Form einer Fuzzy Logik verknüpft. Die Ergebnisse des Expertensystems werden anhand verschiedener Layouts angewendet und evaluiert.
Wegenetz, Fahrerlose Transportsysteme, A*, Wegfindung
In diesem Artikel wird zuerst die Ausgangslage, die zur Entwicklung eines kleinskaligen Cyber-Physischen Materialhandhabungssystems führt, beschrieben. Anhand der Ausgangslage und den allgemeinen Anforderungen eines Materialflusssystems werden im folgenden neue Anforderungen an ein kleinskaliges Cyber-Physisches Materialhandhabungssystem abgeleitet. Da das entwickelte System aus mehreren dezentral gesteuerten Förderelementen besteht, wird ebenfalls das Datenübertragungsprinzip innerhalb eines solchen Systems beschrieben.
Cyber-Physisches Materialhandhabungssystem, Datenübertragung, dezentral gesteuert, Förderer
Der Beitrag beschäftigt sich mit Technologietrends in der Logistik und zeigt ein User-Interface mit der Fokussierung auf Sprachsteuerungen für den Einsatz bei fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF). Darüber hinaus wird eine multimodale Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) vorgestellt, die über Spracherkennung und Elektroenzephalographie (EEG) die Möglichkeit zur Kommunikation und Steuerung von FTF bietet. Es wird gezeigt, welche Potenziale durch die Fusionierung von akustischen Sprachsignalen und der nichtinvasiven Aufnahme von Gehirnstromwellen mittels EEG-Headsets zur Verfügung stehen. Durch das Detektieren des kognitiven und emotionalen Zustands des Bedieners aus den Signalverläufen des EEG wie bspw. Aufmerksamkeit und mentale Anstrengung soll eine intelligente MMI realisiert werden. Dadurch können in Zukunft Dialoge zwischen Mensch und Maschine effizienter gestaltet und die Eingabe von Fehlzuweisungen, bspw. durch erneutes Abfragen einer Bestätigung bei erkannter Unaufmerksamkeit, minimiert werden. In dem Beitrag werden erste Erkenntnisse gezeigt. Abschließend wird ein Ausblick auf kommende Untersuchungen gegeben.
Fahrerlose Transportsysteme, fahrerlose Transportfahrzeuge, Sprachsteuerung, EEG
Dieser Artikel stellt eine Lösung für die thermoelektrische Energieversorgung von drahtlosen Sensorknoten zur Zustandsüberwachung von Schiffsgetrieben vor. Neben anderen Energiequellen im Umfeld des Schiffsgetriebes kann die Abwärme der Getriebeoberfläche einen thermoelektrischen Generator (TEG) versorgen. Die so erzeugte elektrische Spannung kann zum Betrieb von drahtlosen Sensorknoten genutzt werden, die Temperaturen, Vibrationen, Drehmoment und Drehzahl erfassen. Anforderungen an die Energieversorgungen werden aufgestellt, konstruktive Lösungen erarbeitet und thermische Simulationen werden mit praktischen Experimenten überprüft. Die Auswertung der Ergebnisse zeigt auf, dass eine Lösung mit aktiver Kühlung des TEG im Bereich des Wärmetauschers eine Leistung von bis zu 14 mW zur Verfügung stellen kann. Nachteilig bei der Lösung sind zusätzliche Konstruktionen, beispielsweise an der Öl- und Kühlwasserleitung.
Energy Harvesting, Thermogeneratoren, Drahtlose Sensornetzwerke, Thermische Simulationen, Zustandsüb
Das Urformverfahren Spritzgießen ist eines der bedeutendsten Verfahren bei der Verarbeitung von Kunststoffen. Damit lassen sich Formteile wirtschaftlich in großen Stückzahlen und mit einer hohen Reproduziergenauigkeit herstellen. Neben der Qualitätsbetrachtung rückt aufgrund der Energiewende und der steigenden Energiepreise auch der Energieverbrauch in der Produktion in den Vordergrund. Insbesondere die kleinen und mittleren Unternehmen aus der Kunststoff verarbeitenden Industrie, mit ca. 3.000 Betrieben deutschlandweit, sind daher gezwungen ihre Prozesse sowie die Produktionsmaschinen energetisch zu optimieren.
Spritzgießen, Kunstoffverarbeitung, Energieoptimierung, Parameteroptimierung, Energiemodell
Wegenetzalgorithmen werden erfolgreich verwendet, um den optimalen Weg zwischen zwei Orten zu finden. Gute Ergebnisse werden in Szenarien erzielt, in denen die gesamte Umgebung mathematisch beschrieben werden kann. Produktionsumgebungen, in denen fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) verwendet werden, gehören nicht dazu. Wegenetzalgorithmen finden Lösungen, die zwar mathematisch korrekt sind, aber menschliche Entscheidungskompetenz missen, die Lösungen verwerfen würde, die nicht auf ein reales Produktionslayout anwendbar sind. In diesem Artikel wird ein hybrider Algorithmus präsentiert, der aus einem A* Algorithmus und einem Fuzzy Logik Controller besteht, um einen fuzzy-unterstützen A* Algorithmus (FEA*) zu generieren, der effiziente und anwendbare Wegenetze für FTF erstellt. Erste Ergebnisse werden gezeigt.
Wegenetzalgorithmus, Fuzzy-Logik, Expertensystem, FTF, Wegenetze
Der Beitrag beschäftigt sich mit Technologietrends in der Logistik und zeigt ein User-Interface mit der Fokussierung auf Sprachsteuerungen für den Einsatz bei fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF). Darüber hinaus wird eine multimodale Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) vorgestellt, die über Spracherkennung und Elektroenzephalographie (EEG) die Möglichkeit zur Kommunikation und Steuerung von FTF bietet. Es wird gezeigt, welche Potenziale durch die Fusionierung von akustischen Sprachsignalen und der nichtinvasiven Aufnahme von Gehirnstromwellen mittels EEG-Headsets zur Verfügung stehen. Durch das Detektieren des kognitiven und emotionalen Zustands des Bedieners aus den Signalverläufen des EEG wie bspw. Aufmerksamkeit und mentale Anstrengung soll eine intelligente MMI realisiert werden. Dadurch können in Zukunft Dialoge zwischen Mensch und Maschine effizienter gestaltet und die Eingabe von Fehlzuweisungen, bspw. durch erneutes Abfragen einer Bestätigung bei erkannter Unaufmerksamkeit, minimiert werden. In dem Beitrag werden erste Erkenntnisse gezeigt. Abschließend wird ein Ausblick auf kommende Untersuchungen gegeben.
Fahrerlose Transportsysteme, fahrerlose Transportfahrzeuge, Sprachsteuerung, EEG
Unter kognitiven technischen Systemen werden im Rahmen von Industrie 4.0 Systeme verstanden, die ihre Funktionalität flexibel und vollkommen individuell auf die spezifischen Anforderungen eines Bedieners oder eines Produkts anpassen können. Technische Systeme bilden kognitive Fähigkeit über eine große Bandbreite von intelligenter Sensorik ab. In diesem Vortrag werden Beispiele für kognitive Systeme aus der Intralogistik aufgezeigt.
Intralogistik, kognitives System, Sensorik, Industrie 4.0
Die Auslegung von Wegenetzen für fahrerlose Transportsysteme (FTS) ist ein sehr aufwändiger Prozess, der in großen Teilen auf den Erfahrungen von Systemplanern beruht. Bis jetzt war es nicht möglich, diese Erfahrung in einer Form zu speichern, die eine automatisierte Auslegung von Wegenetzen ermöglicht. Zurzeit wird an einer Einbindung des Wissens der Systemplaner in ein Expertensystem gearbeitet, so dass in Zukunft die Auslegung von Wegenetzen für FTS automatisiert ablaufen kann. In Form einer Fuzzylogik wird das Wissen in einem Regelwerk gespeichert und für die Steuerung des Planungsvorgangs genutzt.
Fahrerlose Transportsysteme, Expertensystem, Fuzzy Logik, Fuzzy Logik Kontroller
Produkte unterliegen seit jeher einer stetigen Weiterentwicklung, die oftmals nicht nur einen Funktionszuwachs, sondern auch eine Weiterentwicklung der geometrischen Abmaße mit sich bringt. Das Phänomen der Produktvergrößerung bis hin zu großskaligen Produkten ist auch im Transportwesen, der Energietechnik und in der Produktionstechnik zu beobachten. Der Trend in Richtung großskaliger Produkte ist überall dort zu finden, wo durch große Produktabmessungen Kosten reduziert bzw. Leistungsdaten erhöht werden können, wie z. B. Containerschiffen oder Windenergieanlagen. Was definiert diese Gruppierung von XXL-Produkten und wo ist die Grenze für diese Produktgruppe zu finden? Eine übergeordnete Klassifizierung großskaliger Produkte ist bisher noch nicht erfolgt. Anhand unterschiedlicher Produktgruppen werden gemeinsame Charakteristika großskaliger Produkte aufgezeigt. Durch diese Betrachtung kann eine produktübergreifende Klassifizierung großskaliger Produkte vorangebracht werden.
XXL-Produkte, großskalig, XXL, Definition
Im allgemeinen Sprachgebrauch und in den Medien wird oftmals der Begriff XXL-Produkt als Synonym für großskalige Produkte verwendet. Doch was definiert XXL-Produkte und wo ist die Grenze zu konventionellen Produkten zu sehen? Durch Aufzeigen gemeinsamer Charakteristika wird eine wissenschaftliche Definition dieses Begriffes vorgestellt. Eine gemeinsame, branchen- und produktübergreifende Definition ermöglicht, vergleichbare Herausforderungen in verschiedenen Branchen zu identifizieren. Auf dieser Basis lassen sich übergreifende Lösungen entwickeln, die sich auf die Fertigung von unterschiedlichen XXL-Produkten übertragen lassen. Diese Synergieeffekte können zu einer kostengünstigeren Herstellung von XXL-Produkten beitragen.
XXL-Produkte, großskalig, XXL, Definition
Im Gegensatz zu aktuellen Produktions- und Transportsystemen verfügt der Mensch über die Fähigkeit sowohl mit physischen Veränderungen des Arbeitsplatzes als auch organisatorischen Veränderungen des Arbeitsablaufes flexibel umzugehen. Das Ziel des Forschungsprojekts „FTF out-of-the-box“ ist es, Serien-Flurförderzeuge durch kognitive Technologien zu befähigen, autonom Teilaufgaben in logistischen Prozessen abzuwickeln sowie durch Sprach- und Gestensteuerung zugewiesene Transportaufträge eigenständig auszuführen. Zur Realisierung solch eines interaktiven fahrerlosen Transportfahrzeugs (FTF) soll eine dezentrale Intelligenz entwickelt werden, die das FTF in die Lage versetzt, sein Verhalten selbstständig und flexibel durch Anpassung an sich wandelnde Produktionsumgebungen und -anforderungen zu optimieren und gleichzeitig den aktuell hohen Inbetriebnahmeaufwand fahrerloser Systeme zu reduzieren.
Kognition, Fahrerlose Transportsysteme, fahrerlose Transportfahrzeuge, Sprachsteuerung
Fahrerlose Transportsysteme (FTS) bestehen grundsätzlich aus einer Leitsteuerung, einem Kommunikationssystem und den Fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF). Die Steuerung des FTS hat die Aufgabe, einen Transportauftrag durchzuführen, sobald dieser von einem übergeordneten System erteilt wird. Der Transportauftrag wird von der FTS-Steuerung in eine tatsächliche Bewegung des FTF umgesetzt. Die Anzahl der FTF variiert dabei zwischen einigen wenigen bis hin zu 100 FTF. Durch die hohe Anzahl von FTF wird die Wahrscheinlichkeit von Behinderungen im Streckennetz erhöht. Heutige zentrale FTS-Steuerungen berücksichtigen die entstehenden dynamischen Verkehrssituationen nur unzureichend und sind im Hinblick auf Veränderungen und Störungen zu wenig flexibel und robust.
FTS, Dezentrale Steuerung, Fahrerlose Transportsysteme
Die kundenorientierte, individuelle Produktion als Teil des Zukunftsprojekts "Industrie 4.0" begründet sich auf der voranschreitenden Verkürzung von Entwicklungszyklen. Der parallel zum Materialfluss geleitete Informationsfluss gewinnt für eine dezentrale Materialflusssteuerung an Bedeutung. Die Verarbeitung der damit neu zur Verfügung stehenden Informationen aus den Produktionssystemen setzt bei den Maschinen kognitive Fähigkeiten voraus. Maschinen, Handhabungs- und Transportsysteme sollen hierfür in Zukunft kommunizieren, Probleme erkennen, eigene Schlussfolgerungen ziehen, Neues lernen und planen. Hierfür bilden Cyber-Physische Produktionssysteme das technologische Fundament.
Cyber-Physische Produktionssysteme, individuelle Produktion, intelligente Vernetzung
Bei der Gestaltung von Lieferketten müssen zwei gegensätzliche Prinzipien abgewogen werden. Lieferketten sind entweder starr und ermöglichen einen hohen Durchsatz, z. B. Bandförderanlagen, oder sie sind flexibel und ermöglichen nur einen geringeren Durchsatz, z. B. Flurförderzeuge (FFZ). Wandlungsfähigkeit, die über die Flexibilität hinausgeht, stellt beide Prinzipien vor neue technische und wirtschaftliche Herausforderungen. Im Verbundprojekt ISI-WALK (Intelligente Schnittstellen in wandlungsfähigen Lieferketten) wurden Methoden und Technologien zur effizienten Gestaltung von wandlungsfähigen Lieferketten entwickelt. In Anlehnung an die kognitiven Fähigkeiten des Menschen und der daraus resultierenden hohen Wandlungsfähigkeit sollten FFZ befähigt werden, ihre Umgebung zu erkennen, Informationen zu kommunizieren, zu schlussfolgern, zu lernen oder zu planen. Um diese Ziele zu erreichen, wurden für FFZ u. a. ein auf 3D-Kameras basierendes Assistenzsystem zur Unterstützung der Ein- und Auslagerung sowie ein optisches Ortungssystem zur Navigation entwickelt.
Optische Positionierung, Aktive Infrastruktur, Datenübertragung, Bildverarbeitung
Im Beitrag wird ein neuartiges, prozessübergreifend nutzbares Greifersystem zur kranlosen sowie witterungsunabhängigen Montage von Rotorblättern an Offshore-Windenergieanlagen vorgestellt. Dieses wurde im Rahmen des Forschungsprojekts "XXLMontagehilfen" der IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH entwickelt.
Montagehilfe, Windenergieanlage, XXL-Produkte
In diesem Artikel wird ein neuartiger Lösungsansatz für ein optisches Ortungssystem vorgestellt, der neben der Positionsbestimmung von Flurförderzeugen insbesondere der Verfolgung und Speicherung der Positionsdaten von Ladungsträgern in der Intralogistik dient. Das Ortungssystem besteht aus einer aktiven optischen Infrastruktur sowie einer Empfangseinheit.
Optisches Ortungssystem, Indoor Navigation
Beständig wachsende XXL-Produkte erreichen Dimensionen, die vom Menschen ohne innovative technologische Unterstützung nicht mehr beherrschbar sind. Daher richten sich Fortschritte in der Transport- und Hebetechnik auf die Herstellung (teil-)automatisierter Montagehilfen für die Endmontage von Großbauteilen. Dabei ähnelt die Montage der XXL-Produkte dem Bau von Prototypen. Ziel ist es, eine sich wiederholende Neuentwicklung und Auslegung von Montagehilfen zu vermeiden, indem diese prozessübergreifend nutzbar gemacht werden. Neben der Vorstellung einer Methode zur Systematisierung und erleichterten Auswahl von Montagehilfen wird in diesem Beitrag auch der Produktentwicklungsprozess einer prozessübergreifend nutzbaren Montagehilfe zur kranlosen und somit witterungsunabhängigen Montage von Rotorblättern an Offshore-Windenergieanlagen dargestellt.
Montagehilfe, Windenergieanlage, XXL-Produkte
