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
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
