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
An eine zustandsorientierte Instandhaltung von Schiffsgetriebe werden auf Grund der erschwerten Zugänglichkeit im Rumpf des Schiffes, rauen Umgebung in Form von erhöhten Temperaturen, fortlaufenden Vibrationen oder salziger Seeluft, die zu Korrosion führen kann, besondere Anforderungen gestellt. In diesem Bericht wird die Integration eines drahtlosen Sensornetzwerks aufgezeigt, dessen Sensorknoten nach einmaliger Installation charakteristische Messdaten aufzeichnen, aktiv senden und sich selbstständig mit Energie aus der Umgebung versorgen. Der hier entwickelte Sensorknoten verfügt über eine thermoelektrische Energieversorgung, die Messintervalle von unter 20 Minuten ermöglicht. Die am Getriebe aufgezeichneten Schwingungsdaten wurden mit der zigBee-Funktechnolgie an eine zentrale Empfangseinheit gesendet. Durch Auswertung des Hüllkurvenspektrums lässt sich die Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle identifizieren.
energy harvesting, thermoelektrischer Generator, drahtloses Sensornetzwerk, Zustandsüberwachung
8D-Reports dienen dazu, Fehler zu analysieren und zu beseitigen. Ihre häufig mangelnde Qualität führt jedoch zu langen Bearbeitungszeiten von Reklamationen und zu Problemen bei der nachhaltigen Fehlerbeseitigung in Unternehmen. Ein automatisiertes Bewertungssystem hilft Qualitätsmängel aufzudecken und bewahrt Unternehmen davor, mangelhafte 8D-Reports an ihre Kunden zu senden.
Qualitätsmanagement, Reklamationsbearbeitung, 8D-Report, Qualitätsbewertung, Bewertungsmethode
Um die Formfüllung in Schmiedeprozessen sicher zu prognostizieren, werden unterschiedliche künstliche neuronale Netze auf ihre Eignung überprüft. Als Eingangsparameter werden mehrere Querschnittsflächeneigenschaften getestet, um das Ergebnis der Formfüllung von FEM-Simulationen zu prognostizieren. Der Einfluss der Querschnittseigenschaften auf die Formfüllungsprognose wird dargestellt und die beste Methode ausgewählt.
FEM, Schmieden, Vorformoptimierung
Mittels FEM wurde ein numerisches Modell entwickelt, um die Entstehung von Flittergrat beim Aluminiumschmieden zu untersuchen. Die Signifikanz und die Effekte der Eingangsparameter Werkstücktemperatur, Umformgeschwindigkeit und Gratspaltbreite auf die Entstehung des Flittergrates wurden durch statistische Analyse der Simulationsergebnisse ermittelt. Experimentelle Versuche wurden durchgeführt, um das numerische Modell zu verifizieren.
FEM, Aluminium, Schmieden, Gratlosschmieden, Flittergrat
Trotz hoher volkswirtschaftlicher Potenziale ist die Industrie 4.0 in der industriellen Praxis bisher wenig verbreitet und umgesetzt. Dies ist umso bedeutender für den Industriestrandort Niedersachen, der im besonderen Maße von einer zunehmenden Digitalisierung der Wertschöpfungsprozesse profitieren kann. In dem Beitrag wird ein für Anfang 2016 geplantes Industrie-4.0-Kompetenzzentrum vorgestellt, dass durch ein vielfältiges Angebotsportfolio die niedersächsischen Unternehmen auf dem Weg hin zur Industrie 4.0 begleiten soll. Als Teil einer nationalen Initiative des Bundeswirtschaftsministeriums soll so der Entwicklungs- und Verbreitungsstand von Industrie 4.0 in Niedersachsen innerhalb der nächsten drei Jahre signifikant erhöht werden.
Industrie 4.0, Kompetenzzentrum, Digitalisierung
Steigende Strompreise gefährden zunehmend die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie. Können die aus den erneuerbaren Energien resultierenden Strompreisschwankungen genutzt werden, ist eine Reduktion der produktionsbedingten Energiekosten möglich. Die Kapazitätssteuerung eröffnet hier einen attraktiven Handlungsspielraum. Im vorliegenden Beitrag wird eine weiterentwickelte Rückstandsregelung vorgestellt, welche den Zeitpunkt zur Kapazitätsanpassung in Abhängigkeit des Energiepreises auswählt.
zeitvariable Strompreise, schwankender Energieverbrauch, Fertigungssteuerung, Kapazitätssteuerung
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
