Die Realisierung einer sogenannten Smart Factory gilt als Kern der Industrie 4.0. Ziel der Smart Factory ist eine vollständige Digitalisierung der Informationen sowie eine intelligente Vernetzung der Maschinen, Lagersysteme und Betriebsmittel. Zur effizienten Integration des Menschen in die Smart Factory sind somit neuartige Mensch-Maschine-Schnittstellen notwendig, welche über interaktive Assistenzsysteme wie Datenbrillen, Datenhandschuhe oder Headsets abgebildet werden können.
Industrie 4.0, Interaktive Assistenzsysteme, Datenbrille
Die Bewertung von Fabriklayouts kann derzeit durch Experten oder aber mithilfe von Simulationsmodellen durchgeführt werden. Die Bewertung durch einen Experten ist schnell und aufwandsarm durchzuführen, jedoch ist sie lediglich qualitativ und in der Regel subjektiv geprägt. Eine quantitative, objektive Bewertung wird durch Simulationsmodelle möglich. Diese sind jedoch teurer sowie zeitintensiver als die Expertenbewertung. Für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) bedeuten sie oftmals eine zu große finanzielle oder kapazitive Belastung. Um diese Lücke zu schließen, wird in einem Forschungsprojekt eine Methodik entwickelt, welche zukünftig eine aufwandsarme quantitative und somit objektive Bewertung von Fabriklayouts erlauben soll. Die Grundlage dafür bildet die entsprechende Modellierung der Fabriklayouts sowie Berechnungsvorschriften, von denen zwei exemplarisch vorgestellt werden.
Fabrikbewertung, Fabriukplanung, Layoutbewertung
Der Anteil an regenerativen Energieträgern wie Sonne- und Windkraft an der Gesamtstromerzeugung nimmt zu. Infolgedessen sollte der Strom dann verbraucht werden, wenn er verfügbar ist. Über dynamische Stromtarife oder den Handel an der Strombörse werden Kunden dazu bewegt, den Stromverbrauch bei hohen Preisen zu reduzieren.
Fertigungssteuerung, Energiekosten, Strompreise
Um es zukünftig kleinen und mittleren Unternehmen zu ermöglichen, Querkeilwalzen einzusetzen, wurden bisher bestehende Hindernisse aus dem Weg geräumt. Dazu wurde eine Methode entwickelt, wie Querkeilwalzwerkzeuge softwaregestützt konstruiert werden können. Für die beiden Demonstratorbauteile Hüftimplantat und Common-Rail wurden Querkeilwalzprozesse simulationsgestützt ausgelegt. Mit den Querkeilwalz-Vorformen konnten gratreduzierte Stadienfolgen für die beiden Demonstratorbauteile ausgelegt werden. Um die Teile industriell kostengünstig walzen zu können, wurde eine Querkeilwalzmaschine konzipiert, gefertigt und beim Schmiedeunternehmen aufgebaut. So konnte die komplette Stadienfolge des Hüftimplantats erfolgreich getestet werden.
Querkeilwalzen, Umformmaschine, Ressourceneffizienz, Hüftimplantat, Common-Rail
Dieser Artikel beschreibt die Notwendigkeit der Berücksichtigung zeitlicher Dynamik bei der Anordnung von Montageflächen für großskalige Produkte. Diese ist darin begründet, dass die vorhandene Fläche einen Engpass darstellt und duch eine intelligente Anordnung der Flächen die Auslastung der Fabrik erhöht werden kann.
XXL-Produkte, Anordnung von Montageflächen
Die Losgrößenbildung ist eine wichtige Aufgabe der Produktionsplanung und -steuerung. Bei der Losgrößenbildung wird üblicherweise auf losgrößenabhängige Auftragsauflage- sowie Lagerhaltungskosten zurückgegriffen. Modelle zur Losgrößenbildung vernachlässigen jedoch den Aspekt von losgrößenabhängigen Instandhaltungskosten. Der Werkzeugverschleiß ist für Schmiedeunternehmen aber von hoher wirtschaftlicher Bedeutung, weil die Werkzeugkosten einen Hauptfaktor der Herstellungskosten darstellen.
Produktionsplanung und -steurung, Losgrößenbildung, Prozesstabilität
Gratloses Schmieden einer Kurbelwellen ist derzeit in vier Stufen mit den folgenden Prozessschritten möglich: Querkeilwalzen, Querfließpressen, mehrdirektionales Schmieden und Fertigschmieden. Um zu zeigen, dass die Stadienfolge auch ohne das Querfließpressen funktioniert, werden die Konzepte eines geeigneten Querkeilwalzwerkzeuges und eines mehrdirektionalen Schmiedewerkzeugs vorgestellt. Damit ist es möglich, den Einfluss des Querkeilwalzens auf das mehrdirektionale Schmieden unter Variation verschiedener Prozessparameter wie Schulterwinkel und Höhe des Lagerversatzes zu untersuchen. Ziel ist es, ein grat- und faltenfreies Parameterfeld zu finden. Der Einfluss der Anschlusselemente Zapfen und Flansch wird ebenfalls untersucht.
Querkeilwalzen, mehrdirektionales Schmieden, gratloses Schmieden, Kurbelwelle
Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) mit autonomen Eigenschaften und dezentralisierter Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) sind Teil der heutigen Intralogistik. Um eine möglichst natürliche Interaktion zu gewährleisten können Sprach- und Gestensteuerung angewandt werden. In dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz für eine kognitive multimodale MMI vorgestellt. Dabei wird neben der Interaktion über Sprache und Gestik das Messverfahren der Elektroenzephalografie eingesetzt. Damit wird es möglich, während der Bedienung des FTF über Sprache die impliziten Verhaltensweisen des Bedieners zu untersuchen (bspw. Aufmerksamkeit und Entspanntheit), welche einen signifikanten Einfluss auf die Korrektheit der Interaktion mit dem FTF besitzen. Dadurch wird es in Zukunft möglich sein, die sprachbasierte MMI zu verbessern und den Bediener vor kognitiver Überforderung zu schützen.
Logistik, kognitive Robotik, Elektroenzephalografie
Durch den kontinuierlichen Ausbau erneuerbarer Energiequellen sehen sich Unternehmen des produzierenden Gewerbes mit stetig steigenden und zunehmend volatilen Strompreisen konfrontiert. Der derzeitige Mangel an Technologien zur Energiespeicherung führt zu einer Abhängigkeit vom Energieangebot und folglich zu einem erheblichen Anstieg der Fertigungskosten. Dieser Artikel beschreibt einen neuen Ansatz zur Planung kostenoptimaler Produktionsprogramme unter gezielter Nutzung von Lagerbestand als Speicher von im Produktionsprozess umgesetzter Energie.
Produktionsprogrammplanung, Energiekosten, Energiespeicher, Lagerbestand
In mehrstufigen Schmiedeprozessen wird das Schmiedeergebnis hauptsächlich von der Geometrie der Vorform bestimmt. Das Auslegen von mehrstufigen Schmiedeprozessen ist dennoch immer noch ein zeitaufwendiger Trial- and Error Prozess. Die Qualität der entwickelten Schmiedeprozesse hängt weiterhin stark vom Erfahrungswissen des zuständigen Konstrukteurs ab. Dieses Paper präsentiert einen Algorithmus, um das multikriterielle Optimierungsproblem der Vorformoptimierung zu lösen. Dazu werden querkeilgewalzte Vorformen untersucht und ein evolutionärer Algorithmus eingesetzt, um die Vorformen so zu verbessern, bis die gewünschten Qualitätskriterien in der Fertigschmiedestufe erreicht werden. Dabei werden die Massenverteilung des Fertigteils, das Vorformvolumen und die Bauteilkomplexität als Bewertungsparameter eingeführt. Der entwickelte Algorithmus wird anhand eines Pleuels validiert und die fortlaufende Optimierung überprüft.
Vorformoptimierung, Schmieden, Evolutionäre Algorithmen, Querkeilwalzen
Common-Rails lassen sich künftig mit wesentlich weniger Materialeinsatz herstellen – dank eines neuen Schmiedeprozesses, den das IPH gemeinsam mit Partnern aus ganz Europa entwickelt hat. Dabei wird das Bauteil mittels Querkeilwalzen vorgeformt und anschließend fertiggeschmiedet, sodass deutlich weniger Grat entsteht als bisher. Für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) hat das IPH einen besonders kompakten Querkeilwalzapparat in Flachbackenbauart konstruiert, der sich auch für kleine Stückzahlen rechnet. Es ist der erste Apparat dieser Art, der tatsächlich in der Industrie zum Einsatz kommt: Ein türkisches Schmiedeunternehmen will damit Vorformen für Hüftimplantate herstellen.
Querkeilwalzen, Gratlos, Vorform, Maschine
In heutigen Produktions- und Logistiksystemen spielen fahrerlose Transportsysteme (FTS) für die Realisierung eines leistungsfähigen innerbetrieblichen Materialtransports eine zentrale Rolle. Durch den Einsatz von kognitiven Technologien sollen FFZ dazu befähigt werden, ähnlich dem Menschen, flexibel auf physische Umgebungsveränderungen sowie organisatorische Veränderungen des Arbeitsablaufs zu reagieren. Hierdurch entstehen interaktive FTF, die den heutigen konventionellen FTS dadurch überlegen sind, dass sie ihr Verhalten selbstständig und flexibel an sich wandelnde Produktionsumgebungen und -anforderungen anpassen können. Im Zuge dessen kann gleichzeitig der aktuell hohe Inbetriebnahmeaufwand fahrerloser Systeme reduziert werden.
FTS, Gestensteuerung, Sprachsteuerung
Dieser Vortrag erläutert die Ergbnisse des Forschungsprojekts "FTF out of the box" und geht dabei insbesondere auf die vom IPH entwickelte Mensch-Maschine Schnittstelle für Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) ein, die in Form einer Sprach- und Gestensteuerung umgesetzt wurde.
Mensch-Maschine Schnittstelle, Sprachsteuerung, Gestensteuerung, FTF
Der Vortrag stellt kleinskalige, multidirektionale Fördermodule vor, die mit Hilfe einer verteilten, dezentralen Steuerung den Materialfluss von Gütern realisieren. Sie werden zu einer Transportmatrix zusammengeschaltet. Neben der Steuerung wird die verwendete Hardware beschrieben.
Dezentrale Steuerung, Routenplanung, Fördermatrix
Tausende Windkraftanlagen müssen in den kommenden Jahren demontiert und ersetzt werden, auf die Windparkbetreiber kommen Kosten in Millionenhöhe zu. Wie der Rückbau schnell, günstig und umweltfreundlich gelingen kann, erforschen Wissenschaftler am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) vor der großen Rückbau-Welle, mit der sie in zirka drei Jahren rechnen.
Demontage-Netzwerke, Windenergieanlagen
Der Vortrag stellt eine Methode zur automatisierten Konstruktion und Kalkulation von Folgeverbundwerkzeugen vor. Grundlage bildet eine automatisierte CAD-Modellerstellung für Folgeverbundwerkzeuge. Aus den erstellten CAD-Modellen werden Merkmale abgeleitet, die als Eingangsparameter für Prognosemodelle zur Vorhersage der Werkzeugkosten dienen.
Werkzeugbau, Angebotskalkulation, Data Mining, Prognose
Die Einführung von interaktiven Assistenzsystemen wie Datenbrillen ist ein weiterer Schritt zur Smart Factory, um die Komplexität in Produktion und Logistik durch steigende Kundenanforderungen zu beherrschen. Um kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) das Potential und den Nutzen dieser Technologien aufzuzeigen, wurde im Rahmen des Forschungsprojektes 4.0 Ready ein Kompendium entwickelt, welches einen Überblick über vorhandene Assistenzsysteme gibt. Im weiteren Projektverlauf werden Reifegradmodelle, mit denen KMU die Einführung von interaktiven Assistenzsystemen ganzheitlich und systematisch planen und steuern können, entwickelt.
Interaktive Assistenzsysteme, Industrie 4.0, Reifegradmodelle, Datenbrille
In dem Vortrag wurde das Forschungsprojekt FTF out of the Box vorgestellt. Gegenstand waren insbesondere die durch das IPH entwickelte Gesten- und Sprachsteuerung zur intuitiven Beauftragung Fahrerloser Transportsysteme.
Digitalisierung, Fahrerlose Transportsysteme
In dem Vortrag wurde das Forschungsprojekt FTF out of the Box vorgestellt. Gegenstand waren insbesondere die durch das IPH entwickelte Gesten- und Sprachsteuerung sowie die durch die Firma Jungheinrich AG entwickelten Projektergebnisse.
Digitalisierung, Fahrerlose Transportsysteme
Fahrerlose Transportsysteme (FTS) sind ein Baustein für leistungsfähige Produktionssysteme in der Intralogistik und aus vielen Bereichen des innerbetrieblichen Materialtransports nicht mehr wegzudenken. Die wesentliche Funktion eines FTS ist die automatische Steuerung von fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF), die mit anwendungsspezifischen Lastaufnahmemitteln wie z. B. Teleskopgabeln oder Hubtischen ausgestattetet werden können. FTF können daher in unterschiedlichen Anwendungsfeldern wie z. B. Palettentransport, Montage oder Kommissionierung eingesetzt werden. In diesem Projekt werden u. a. eine Sprach- und Gestensteuerung sowie eine autonome Navigation für FTF umgesetzt. Bildverarbeitende Algorithmen arbeiten dabei auf Basis von einem dreidimensionalen Umgebungsabbild, welches durch eine industrietaugliche 3D-ToF-Kamera erstellt wird.
FTF, Sprachsteuerung, Gestensteuerung, freie Navigation, Intralogistik
