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
In dem Vortrag werden die Ergebnisse des Forschungsprojekte "FTF out of the box" vorgestellt. Der Fokus liegt auf der vom IPH entwickelten Mensch-Maschine-Interaktion auf Basis einer Sprach- und Gestensteuerung.
Mensch-Maschine Schnittstelle, Sprachsteuerung, Gestensteuerung, FTF
Fahrerlose Transportsysteme (FTS) sind in modernen Produktionsanlagen mittlerweile fest etabliert. Einmal installiert, übernehmen die Fahrerlosen Transportfahrzeuge (FTF) automatisiert Aufgaben im Betrieb und sorgen für einen effizienten Produktionsfluss. Die Auslegung des FTS bedeutet beim jetzigen Stand der Technik allerdings immer noch einen enormen Planungsaufwand und damit hohe Kosten. Neben der richtigen Auswahl der Fahrzeuge und des Leitsystems ist vor allem die Planung des Wegenetzes für die Fahrzeuge sehr zeitintensiv und wird fast ausschließlich manuell von erfahrenen Systemplanern durchgeführt. Ziel dieses Projekts ist es, effiziente und anwendbare Wegenetze für FTS zu erstellen. Die Planungsphase der Wegenetze soll dabei von mehreren Wochen auf wenige Stunden reduziert werden. Angestrebt wird somit eine ressourceneffiziente und standardisierte Planung.
FTF, Wegeplanung, Fuzzy Logik
Kostenlose Informationsangebote zum Thema Industrie 4.0 bietet „Mit uns digital! Das Zentrum für Niedersachsen und Bremen“. Die Experten schulen Fach- und Führungskräfte und unterstützen bei der Umsetzung von Digitalisierungsprojekten.
Industrie 4.0, Digitalisierung, Schulung, Weiterbildung
Vorformen für Schmiedeteile lassen sich künftig automatisiert auslegen: Das IPH arbeitet derzeit an einer Software auf Basis evolutionärer Algorithmen. Damit können Unternehmen wertvolle Entwicklungszeit sparen und die Wirtschaftlichkeit von Schmiedeprozessen steigern.
Umformtechnik, Schmieden, Vorform, evolutionäre Algorithmen
Steigende Strompreise für Industrieunternehmen resultieren in zunehmenden Energiekosten und damit einer geringeren internationalen Wettbewerbsfähigkeit. Aufgrund der zusätzlich zunehmenden Schwankungen des Strompreises sind Einsparungen bei den Energiekosten auch ohne kapitalintensive Investitionen möglich. Durch die Umsetzung spezifischer und organisatorischer Methoden sollen zukünftig energieintensive Aufträge zu Zeiten von niedrigen Strompreisen und energiearme Aufträge in Zeiten hoher Preise durchgeführt werden.
Energiekosten, Energiepreise, Fertigungssteuerung, Reihenfolgebildung
Steigende Strompreise für Industrieunternehmen resultieren in zunehmenden Energiekosten und damit einer geringeren internationalen Wettbewerbsfähigkeit. Aufgrund der zusätzlich zunehmenden Schwankungen des Strompreises sind Einsparungen bei den Energiekosten auch ohne kapitalintensive Investitionen möglich. Durch die Umsetzung spezifischer und organisatorischer Methoden sollen zukünftig energieintensive Aufträge zu Zeiten von niedrigen Strompreisen und energiearme Aufträge in Zeiten hoher Preise durchgeführt werden.
Energiekosten, Energiepreise, Fertigungssteuerung, Reihenfolgebildung
Die Demontage von großskaligen Produkten (wie Windenergie-, Kran- oder Förderanlagen), auch als XXL-Produkte bezeichnet, gewinnt zunehmend an Bedeutung. Ein Grund dafür sind die begrenzten Laufzeiten der Anlagen. Die Herausforderung der Demontage liegt in der Positionierung zwischen der zum Teil aufwändigen und teuren Demontage am Einsatzort und dem teuren Abtransport von Einzelteilen zu einer Demontagefabrik. Aus diesem Grund soll im Rahmen eines Forschungsprojektes „DemoNet“ ein Wirkmodell entwickelt werden, welches Unternehmen bei der Gestaltung eines XXL-Demontagenetzwerkwerkes unterstützt. Die Forschungshypothese besteht darin, dass eine verteilte Demontage aus ökologischen, ökonomischen und logistischen Gesichtspunkten sinnvoller ist. Die Grundlage für das Vorhaben bildet die Erweiterung eines Standortplanungs- und Allokationsproblems als mathematisches Optimierungsmodell zur Demontage von XXL-Produkten. Zur Lösung des Optimierungsproblems wird ein genetischer Algorithmus entwickelt.
Demontageplanung, Demontage-Netzwerke, Wirkmodell, Lösungsheuristik, Standortplanungsproblem
Die Auslegung von Massivumformprozessen erfordert viel Zeit. Aufwendige FEM-Simulationen dienen der Vorabuntersuchung, benötigen jedoch in Abhängigkeit der Ergebnisgüte Berechnungszeiten von Stunden oder Tagen. Forscher des Instituts für Integrierte Produktion Hannover (IPH) wollen dies beschleunigen: Ein Algorithmus soll relevante Ergebnisteile der Simulation innerhalb einer Minute vorhersagen.
Künstliche Intelligenz, FEM
Die Montage großskaliger Produkte ist von einer hohen Störanfälligkeit geprägt. Um die Dauer eines Montagestillstandes zu verkürzen, haben das WZL der RWTH Aachen und das IPH Hannover gemeinsam eine Methode entwickelt, welche die Identifikation von Montageplanalternativen und deren Bewertung anhand der logistischen Zielgrößen im Störungsfall ermöglicht. Bestand, Auslastung, Durchlaufzeit und Termintreue werden in Kosten überführt und Montagepläne somit mittels einer Größe vergleichbar.
Produktionsplanung und -steurung, Montage, Logistische Zielgrößen
Innerhalb des Forschungsprojekts "Situative Verhaltenssteuerung für interaktive, fahrerlose Transportfahrzeuge" wurde ein sprach- und gestenbasiertes Bedienkonzept entwickelt und auf einem automatisierten Flurförderzeug implementiert. Anhand eines industriellen Anwendungsfalls soll der wirtschaftliche Mehrwert dieses Systems im Rahmen einer Materialflusssimulation überprüft werden.
Gestensteuerung, Sprachsteuerung, fahrerlose Transportsysteme
Eine Fabrikplanung wird derzeit entweder aufwandsarm und qualitativ durch Experten oder quantitativ durch ein Simulationsmodell bewertet. Eine Bewertung mittels Simulationsmodell ist jedoch sowohl teuer als auch zeitintensiv und für kleine und mittelständische Unternehmen eine große Belastung. Dieser Beitrag beschreibt das Vorgehen eines Forschungsprojekts und die Auswahl von Bewertungsfeldern, die zukünftig eine aufwandsarme und zugleich quantitative Fabrikbewertung ermöglichen soll.
Fabrikplanung, quantitative Fabrikbewertung, Simulationsmodell
Das Steuern der Synchronität von Versorgungsprozessen für die Montage erfordert eine quantitative Bewertungskennzahl. Mit dem Bereitstellungsdiagramm existiert ein effektives Werkzeug zur Beurteilung der Materialbereitstellungssituation, welches bereits verschiedene Kennzahlen beinhaltet. Eine Kennzahl zur Beschreibung des Synchronitätsgrades ist bislang jedoch nicht enthalten, wodurch eine quantitative Bewertung von Maßnahmen zur Synchronitätssteigerung verhindert wird. In diesem Artikel wird eine Kennzahl zur Beschreibung des erreichten Synchronitätsgrades vorgestellt: die Synchronitätszahl. Sie basiert auf einem existierenden Ansatz zur Annäherung der Komplettierungskurve im Bereitstellungsdiagramm. Da die Synchronitätszahl durch die mittlere Komponentenzahl der Montageaufträge im Untersuchungszeitraum beeinflusst wird, wird zudem eine zweite Kennzahl vorgestellt, die relative Synchronitätszahl, welche davon unabhängig ist. Durch die relative Synchronitätszahl wird somit ein Vergleich unterschiedlicher Betrachtungszeiträume ermöglicht. Darüber hinaus wird in diesem Artikel die Möglichkeit betrachtet, die Synchronitätszahl mit Hilfe eines einfachen Hill-Climbing-Algorithmus zu ermitteln.
Produktionsplanung und -Steuerung, Supply Chain Management, Bereitstellungsdiagramm, Synchronität
Im Rahmen dieses Beitrags wird ein dezentral gesteuertes, intelligentes Materialflusssystem vorgestellt. Das realisierte neuartige Produktrouting basierend auf einer dezentralen Intelligenz führt die Routenplanung der einzelnen Fördergüter durch. Aufgrund der dezentralen Intelligenz ist eine Erweiterung oder Anpassung der Produktionsanlage jederzeit ohne nennenswerten Konfigurationsaufwand möglich. Zusätzlich ermöglicht die vernetzte dezentrale Intelligenz einen parallelen Fluss von Material und Informationen und eine Identifikation des Layouts der gesamten Anlage. Ein weiteres Kernelement ist die entscheidungsfähige Fördermatrix, welche sich aus kleinskaligen Fördermodulen zusammensetzt. Im Zusammenspiel dieser Fördermodule können neben dem Transportieren sowie Ein- und Ausschleusen eine Vielzahl intralogistischer Funktionen gelöst werden. Für diese Fördermatrix wird eine antriebstechnische Lösung vorgestellt, die die Anforderungen hinsichtlich Funktionalität und Kompaktheit erfüllt.
Dezentrale Intelligenz, Materialfluss, Fördermatrix, ProductionML, Routing
In diesem Artikel wird eine kleinskalige, cyber-physische Fördertechnik am Beispiel einer Fördermatrix vorgestellt. Diese Fördermatrix wird modular aus einzelnen Fördermodulen zusammengesetzt, die kleiner als die zu transportierenden Pakete sind. Weiterhin ist die Fördermatrix in der Lage, verschiedene intralogistische Funktionen wie den Transport, die Rotation, die Pufferung und die Sequenzierung von Paketen durchführen. Parallel zu der Route des physischen Paketes wird ein Datenschatten mitbewegt: Hierdurch sind zu jedem Transportzeitpunkt alle Daten zur Beschreibung des Transportvorganges vorhanden. Die Steuerung der Fördermatrix ist dezentral und verteilt. Im Folgenden werden sowohl der hardwareseitige Aufbau der Fördermodule als auch die notwendigen Steuerungsalgorithmen beschrieben. Die Steuerungsalgorithmen dienen der Bewegung der physischen Pakete samt Datenschatten auf die Fördermatrix.
Cyber-physische Fördertechnik, dezentrale Steuerung, Materialfluss, ProductionML
Gratreduziertes Schmieden ist eine vielversprechende Alternative für komplizierte Hochleistungsschmiedeteile. Mittels einer neuartigen Prozesskette wurde die Möglichkeit geschaffen, den Gratanteil solcher komplizierter Schmiedeteile signifikant zu senken. So kann die Wettbewerbsfähigkeit von Schmiedeunternehmen gesteigert und deren Produktionskosten gesenkt werden. Die Europäische Union fördert ein Forschungsprojekt, in dem die Verbesserung von Kurbelwellen-Stadienfolgen durch gratreduziertes Schmieden erreicht werden soll. Um die Vorhersage von Schmiedeparametern in Simulationen zukünftiger Prozessauslegungen zu verbessern, wird eine bestehende Stadienfolge simuliert und mit dem industriellen Schmiedeprozess verglichen. Zusätzlich wurde eine Variation der Simulationsparameter verwendet, um deren Einfluss auf die Ergebnisse des Schmiedeprozesses zu ermitteln.
Schmieden, Kurbelwelle, Gratreduzierung, Untersuchung von Simulationsparametern
Ob beim Fließband in der Fabrik oder beim Fördergurt im Bergbau: Eine Transportanlage benötigt umso weniger Energie, je leichter sich die Tragrollen drehen. Das IPH prüft den Laufwiderstand im Auftrag seiner Kunden auf einem modernisierten Tragrollenprüfstand.
Fördertechnik, Tragrollen, Prüfstand
Der sich vollziehende Wechsel von einer kundenanonymen hin zu einer kundenauftragsbezogenen Produktion sowie die zunehmende Interaktion in Wertschöpfungsverbünden führen zu wachsenden Anforderungen an Unternehmen hinsichtlich Liefertermin- und Liefermengenflexibilität. Dies führt zu einer erhöhten Belastungsstreuung in den Produktionssystemen der Unternehmen. Dieser Fachbeitrag stellt erstmals anhand eines Simulationsmodells vor, wie die Belastungsstreuung mittels Losteilung gesenkt werden kann.
Belastungsstreuung, Belastungsschwankung, Quantifizierung, Losteilung
Produktionsunternehmen sehen sich mit einem zusehends turbulenter werdenden Umfeld konfrontiert, welches ihnen eine hohe Produktionsmengen- und Terminflexibilität abverlangt. Ist eine Entkopplung durch Lagerstufen nicht möglich (z. B. bei einer Auftragsfertigung) bzw. aus logistischer Sicht unerwünscht, schlagen sich Bedarfsschwankungen auf Herstellungsprozesse durch. Dies äußert sich in Form starker Belastungsstreuungen in der Fertigung. Welche Arten der Quantifizierung der Belastungsstreuung existieren und wie diese weiterentwickelt wurden, ist Gegenstand des folgenden Beitrags.
Belastungsstreuung, Belastungsschwankung, Quantifizierung, Produktionsplanung und -steuerung
Der Einsatz von 3D-Drucktechniken eröffnet produzierenden Unternehmen die Möglichkeit, Fertigungsprozesse neu zu gestalten und dadurch wirtschaftliche Potentiale zu erschließen. In diesem Beitrag wird ein Forschungsprojekt vorgestellt, das den Einsatz von 3D-Druckern mittels Betreibermodellen untersucht. Ziel ist es, ein Bewertungs- und Implementierungsinstrument für Betreibermodelle zu entwickeln, welches die Perspektiven der anbietenden und nachfragenden Unternehmen berücksichtigt.
3D-Drucker, Betreibermodelle, Produktionsorganisation, Wirtschaftlichkeit, Produktionslogistik
