Hersteller großskaliger Produkte sehen sich zunehmend zur Differenzierung gegenüber den Wettbewerbern durch die Produktionskosten gezwungen. Das für gewöhnlich bei großskaligen Produkten angewandte Fertigungsprinzip stellt die Baustellenfertigung dar, die auf eine kundenspezifische Produktion bei hoher Variantenvielfalt ausgelegt ist. Im Hinblick auf die Produktionskosten erweist sich die Baustellenfertigung jedoch als unzureichend. Die gezielte Übertragung alternativer Fertigungsprinzipen auf die Produktion großskaliger Produkte bietet einen vielversprechenden Ansatz zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit.
Fließfertigung, XXL-Produkte, Reorganisation, Fertigungsprinzip, Baustellenfertigung
Vorgehaltene Lagerbestände ermöglichen bei schwankenden Nachfragen das Erreichen eines gewünschten Servicegrads. Kurzfristige Änderungen des Nachfrageverhaltens können jedoch eine Fehlteilsituation hervorrufen. Ist die Produktion in der Lage, die Fertigungsmenge kurzfristig an eine veränderte Nachfragesituation anzupassen, kann die Lieferfähigkeit erhalten bleiben. Bei stochastischen Nachfragen ist der richtige Zeitpunkt der Veränderung von Fertigungsmengen eine zentrale Fragestellung.
Lagerbestand, schwankende Nachfrage, Servicegrad, Fertigungsmenge, Lieferfähigkeit
Turbulenter werdende Umfelder verlangen Unternehmen eine steigende Mengen- und Terminflexibilität ab. Um trotzdem eine gleichmäßige Kapazitätsauslastung realisieren zu können, ist Flexibilität bei der Auftragsabarbeitung erforderlich. Dieser Beitrag geht auf die Wirkung von Belastungsflexibilität als Befähiger für eine flexible Auftragsabarbeitung und betriebliche Anwendungsmöglichkeiten ein. Außerdem werden wissenschaftliche Lücken bei der Bewertung der Belastungsflexibilität aufgezeigt.
Belastungsflexibilität, Belastungsglättung, Belastungsstreuungen, Fertigungssteuerungsverfahren, Pro
Das Produktdesign bestimmt 70% der zukünftigen Produktkosten. Daher bietet das strukturelle Design einen vielversprechenden Ansatz zur Reduzierung der Lebenszykluskosten eines Flugzeugs. Ein wesentlicher Auslegungsparameter ist die Entscheidung zwischen einer monolithischen oder modularen Konstruktion. Das aktuelle Design von Flugzeugflügeln kann als weitgehend monolithisch beschrieben werden; die Grundstruktur besteht aus einer kleinen Anzahl von ungeteilten Komponenten. Zum Beispiel besteht die obere Abdeckung des Airbus A350 Flügel aus einer einzigen Komponente mit einer Länge von 32 m. Für die Herstellung dieser großskalierten Komponenten sind Produktionsmaschinen, z. B. Autoklaven, mit sehr großen Abmessungen erforderlich. Jedoch sind andere Flugzeugteile, wie der Rumpf, keine einstückigen Bauteile. Der Rumpf ist aus mehreren Rumpfmodulen, die vorgerüstet und dann miteinander vernietet werden, zusammengesetzt. In diesem Paper wird ein kleinskalierter modularer Aufbau für Flugzeugflügel vorgestellt und die technische Machbarkeit diskutiert. Darüber hinaus haben wir Modularisierungsfaktoren identifiziert, die die Entscheidung zwischen einer monolithischen oder Modulbauweise wesentlich beeinflussen.
strukturelles Design, großskalige Produkte, modulares Design
In diesem Beitrag werden Methoden und Lösungen beschrieben, mit denen die kognitiven Fähigkeiten Erkennen, Kommunizieren, Orientieren sowie Lernen und Planen auf Transportsysteme übertragen werden. Die Umsetzung dieser Fähigkeiten erfolgt mittels optischer Technologien und wird anhand von Anwendungsbeispielen aufgezeigt. Kleinskalige Transportmodule können im Bereich der Intralogistik dazu verwendet werden, um an definierten Knoten im Materialflusssystem das Spektrum der durchführbaren logistischen Operationen zu erweitern sowie die Systemflexibilität zu erhöhen. Mit miniaturisierten 3D-Kamerasystemen – in die Gabelzinken eines Flurförderzeugs (FFZ) integriert – wird das Gabelzinkenvorfeld aufgenommen. Anwendungsspezifische Auswertealgorithmen können die Position von Paletten und Lagerplätzen erkennen und bei der Ladungshandhabung assistieren. Daneben wird die Position des FFZ im Lager über optisch vernetzte Lichtbaken vom Fahrzeug selbst erfasst. Die Positionsbestimmung ermöglicht die Verfolgung von Ladungsträgern in Echtzeit sowie Navigationsfunktionen am Fahrzeug. Kognitive Fähigkeiten sind auch für weitere Bereiche der Transporttechnik vorteilhaft. Ein dezentrales Vernetzungsmodul ermöglicht einen durchgängigen Informationsfluss zwischen unterschiedlichen Transportsystemen. Auf dieser Basis lassen sich weitere kognitive Fähigkeiten, wie ein dezentrales Routing von Produkten, effektiv umsetzen.
kognitives Produktionssystem, optische Technologie, optische Positionsbestimmung
Die Logistik stellt einen wesentlichen Bestandteil der Wertschöpfungskette dar. Daher sind zukunftsfähige Logistiksysteme ein entscheidender Wettbewerbs- und Erfolgsfaktor für Unternehmen. Durch individuelle Kundenwünsche, verkürzte Innovationszyklen sowie eine steigende Vielfalt an Produktvarianten sind die Anforderungen an die Materialflusstechnik zunehmend komplexer geworden. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden und eine kontinuierliche Effizienzsteigerung von Logistiksystemen zu ermöglichen, ist die Entwicklung innovativer Systeme notwendig. Ein Schlüssel zum Entwurf derartiger Systeme ist die Anwendung optischer Technologien. Anhand eines vereinfachten Szenarios werden in diesem Beitrag die Möglichkeiten optischer Technologien in der Intralogistik dargestellt.
Materialflusstechnik, optische Kommunikation, Optik, Intralogistik
Im Forschungsprojekt ISI-WALK wurden Methoden und Technologien zur effizienten Gestaltung und zum wirtschaftlichen Betrieb von wandlungsfähigen Lieferketten entwickelt. Diese Methoden und Technologien tragen dazu bei, Logistiksysteme wandlungsgerecht zu gestalten und einen wandlungsfähigen Material- und Informationsfluss zu realisieren. In Anlehnung an die kognitiven Fähigkeiten des Menschen und der daraus resultierenden hohen Wandlungsfähigkeit wurden Logistiksysteme befähigt, ihre Umgebung zu erkennen, entsprechende Informationen zu kommunizieren, zu schlussfolgern, zu lernen oder zu planen. Die technischen Ergebnisse gliedern sich in vier Teilziele: ein auf 3D-Kameratechnologie basierendes Assistenzsystem für Gabelstapler, ein System zur optischen Positionserfassung in industriellem Umfeld, ein wandlungsfähiges koordinatenbasiertes Lagerverwaltungssystem und eine Methode zur Planung und Bewertung von Wandlungstreibern. Das Forschungsvorhaben wurde innerhalb des Rahmenkonzepts "Forschung für die Industrie von morgen" vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und durch den Projektträger Karlsruhe, Bereich Produktion und Fertigungstechnologien betreut.
Optische Positionierung, Aktive Infrastruktur, Datenübertragung, Signal Processing, Bildverarbeitung
XXL-Produkte bestehen oftmals aus einer großen Anzahl an Bauteilen, die mit einer Vielfalt an Fertigungstechnologien häufig in Unikatfertigung hergestellt werden. Unternehmen konzentrieren sich auf ihre Kernkompetenzen und arbeiten in Produktionsnetzwerken zusammen. Vor diesem Hintergrund wird eine reifegradbasierte Entwicklungsrichtlinie benötigt, die es ermöglicht, den logistischen Reifegrad und damit die Leistungsfähigkeit innerhalb von Produktionsnetzwerken zu bewerten und zu erhöhen.
Supply Chain Management, Lieferantenbewertung, Produktionsnetzwerke, logistische Leistungsfähigkeit,
Innovative Entwicklungen resultieren oftmals aus dem Wissen, das im Lebenszyklus vorhandener Produkte erzeugt wird. Diesem Ansatz folgend entwickeln Ingenieure des IPH in einem aktuellen Forschungsprojekt Methoden und Werkzeuge zur Akquisition und Nutzung von Wissen aus dem gesamten Produktlebenszyklus.
Produktlebenszyklus, Wissensmanagement
Eine zentrale Steuerung von Fahrerlosen Transportsystemen (FTS) wird den Anforderungen einer wandlungsfähigen Produktion nicht mehr gerecht. Mit Verfahren aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz kann eine Steuerung dezentralisiert und flexibilisiert werden. Die Aufgaben der zentralen Steuerung können auf diesem Wege auf verschiedene Entitäten im System verteilt und ihre Komplexität verringert werden. Der vorliegende Artikel befasst sich mit der Dezentralisierung einer FTS-Steuerung. Die Schwerpunkte liegen auf der Auftragsvergabe, der Routenfindung sowie der Konfliktlösung.
FTS, Dezentrale Steuerung, Fahrerlose Transportsysteme
Vergangene Forschungsarbeiten behandelten die grundlegende Schmiedbarkeit von Aluminium Metall-Matrix-Composites (MMC), die unter Laborbedingungen hergestellt wurden. Diese Forschungsprojekte konzentrierten sich auf die Metallurgie und auf die Umformbarkeit durch Analyse der Fließkurven. Im Gegensatz zu den Laborbedingungen, erfordert der industrielle Einsatz große Chargen von Halbzeugen und die Umformung findet unter realen Bedingungen statt. Diese Bedingungen sind bisher noch nicht wissenschaftlich untersucht worden. Dieser Artikel beschreibt die Kombination der mechanischen Vorteile des Aluminium-MMC mit den Vorteilen eines gratlosen Schmiedens. Die Vorteile bestehen in einer höheren Festigkeit des Bauteils im Vergleich zu herkömmlichen Schmiedeteilen mit dem gleichen Gewicht. Neu ermittelte Fließkurven zeigen die Umformbarkeit und wurden verwendet, um die Schmiedeparameter zu bewerten. Die ersten Schmiedeversuche wurden mittels eines herkömmlichen Schmiedeverfahrens bei einer hohen Umformgeschwindigkeit durchgeführt. Dieses führte zu Rissen in den Schmiedeteilen. Das Schmieden von Aluminium-MMCs erfordert eine reduzierte Umformgeschwindigkeit von 20 mm/s. Daher wird die Verwendung von hydraulischen Pressen empfohlen. Die FE-Analyse des neu entwickelten gratlosen Schmiedeprozesses wird beschrieben und die grundlegenden Umformoperationen (Breiten, Längen und Steigen) des Werkstoffs im Gesenk werden veranschaulicht. Alles in allem wird eine neue Strategie zum gratlosen Schmieden von Aluminium-MMCs aufgezeigt.
Schmieden, gratlos, Aluminium, Matrix, Komposit, Charakterisierung, Stauchen, FEM, Simulation, Werkz
In dem Vortrag wurde das IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH mit seinen drei Arbeitsgebieten Umformtechnik, Logistik und Automatisierungstechnik vorgestellt. Forschungs- und Beratungsschwerpunkte des Instituts wurden an Praxisbeispielen diskutiert. Außerdem wurden Herausforderungen bei der Planung wandlungsfähiger Farbiken diskutiert sowie aktuelle Forschungsprojekte in diesem Themenfeld erläutert.
Forschung und Entwicklung, Fabrikplanung, Energieeffizienz, Materialflussplanung, Wandlungsfähigkeit
In dem Vortrag wurde das IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH mit seinen drei Arbeitsgebieten Umformtechnik, Logistik und Automatisierungstechnik vorgestellt. Forschungs- und Beratungsschwerpunkte des Instituts wurden an Praxisbeispielen diskutiert. Außerdem wurden Herausforderungen bei der Planung wandlungsfähiger Farbiken diskutiert sowie aktuelle Forschungsprojekte in diesem Themenfeld erläutert.
Forschung und Entwicklung, Fabrikplanung, Energieeffizienz, Materialflussplanung, Wandlungsfähigkeit
In dem Vortrag wurde das IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH mit seinen drei Arbeitsgebieten Umformtechnik, Logistik und Automatisierungstechnik vorgestellt. Forschungs- und Beratungsschwerpunkte des Instituts wurden an Praxisbeispielen diskutiert. Außerdem wurden Herausforderungen bei der Planung wandlungsfähiger Farbiken diskutiert sowie aktuelle Forschungsprojekte in diesem Themenfeld erläutert.
Fabrikplanung, Materialflussplanung, Praxisbeispiel, Layoutplanung, Wandlungsfähigkeit
In dem Vortrag wurde das IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH mit seinen drei Arbeitsgebieten Umformtechnik, Logistik und Automatisierungstechnik vorgestellt. Forschungs- und Beratungsschwerpunkte des Instituts wurden an Praxisbeispielen diskutiert. Außerdem wurden Herausforderungen bei der Herstellung großskaliger Produkte diskutiert sowie aktuelle Forschungsprojekte in diesem Themenfeld erläutert.
Forschung und Entwicklung, XXL-Produkte, großskalige Produkte, Fertigungstechnik, Logistik, Automati
Die Gestaltung des Anlieferkonzepts stellt für Unternehmen einen entscheidenden Wettbewerbsfaktor dar, da dieses sowohl die Durchlaufzeit als auch die Bestandshöhe wesentlich beeinflusst. Der vorliegende Beitrag erläutert, wie neben den konventionellen Kostenarten auch ökologische Aspekte quantifiziert werden können und stellt das Konzept einer Methode zur Auswahl und Gestaltung eines Anlieferkonzepts vor.
Ökologiekosten, Anlieferkonzepte, Logistikkosten, Beschaffung
Indoor-Positionierung ermöglicht Technologien für weiterentwickelte intra-logistische Anwendungen, die das Verfolgen von Gütern und Fahrzeugen ermöglicht. Für diese Anwendungen, muss eine Positionierungstechnologie einen geeigneten Trade-Off zwischen Genauigkeit, Reichweite und Kosten liefern. In diesem Paper präsentieren wir ein neuartiges Positionierungssystem, das auf optischen Technologien basiert, um Fahrzeuge in einer logistischen Umgebung zu orten. Die Hauptinnovation des Systems liegen in einer aktiven optischen Infrastruktur, die es erlaubt die absolute Position ohne irgendeine andere Datenquelle zu bestimmen und auf der Receiverseite einen hybriden Datenverarbeitungsansatz, der Signal- und Datenverarbeitung kombiniert. Durch die Anwendung optischer Technologien, kann eine hohe Genauigkeit bei geringeren Kosten im Vergleich zu anderen Ansätzen erreicht werden. Der statistische Positionierungsfehler liegt bei unter 0.1 m. Der aktive optische Positionierungsansatz verbindet Signal- und Bildverarbeitung zu einem günstigen und hoch akkuraten System. Obwohl die Technologie für intralogistische Anwendungen entwickelt wurde kann sie auch auf andere Bereiche, wie z. B. Gebäude oder Werkstätten adoptiert werden.
Aktive Infrastruktur, Datenübermittlung, Signalverarbeitung, Bildverarbeitung
Bei Fahrerlosen Transportsystemen (FTS) zeichnet sich ein Trend in Richtung intelligenter, dezentraler Systeme ab. Hierbei spielen die sogenannten Agententechnologien, die ursprünglich aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz kommen eine wichtige Rolle. Agenten sind autonome Einheiten, die anhand vorgegebener Regeln selbstständig Entscheidungen treffen. Aufgaben in einem FTS wie z. B. die Vergabe von Transportaufträgen oder die Wegefindung, können also durch bestimmte Verhaltensmuster der Agenten abgebildet werden. Gemeinsam mit dem IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover erarbeiten die Wissenschaftler des OFFIS ein Gesamtkonzept für die dezentrale Selbststeuerung von FTS.
FTS, Dezentrale Steuerung, Fahrerlose Transportsysteme
In der Fahrzeugindustrie werden Bauteile aus Aluminium immer häufiger verwendet. Beim Schmieden von Langteilen aus Aluminium können Fehler wie Falten auftreten. Besonders innere Falten stehen im Fokus des Interesses, die nur im Faserverlauf der Bauteile entdeckt werden können. Diese Falten haben einen negativen Einfluss auf die dynamischen Eigenschaften der Schmiedeteile. Beim Schmieden kann die Umformung entweder in einer oder mehreren (mehrdirektional) Richtungen erfolgen. The Rahmenbedingungen zum mehrdirektionalen Schmieden werden in diesem Artikel beschrieben. Für eine bestehende Geometrie ist eine faltenfreie Umformung mit einem mehrdirektional wirkenden Werkzeug möglich, während beim eindirektionalen Schmieden innere Falten entstanden. Eine neuartige Methode, die auf Simulationen mit der Finiten-Elemente-Analyse (FEA) basiert, ermöglicht die Entwicklung derartiger mehrdirektionaler Schmiedeprozesse und der Bestimmung geeigneter Werkzeuggeometrien. Dabei wird über einen Algorithmus geprüft, ob innere Falten entstehen und im Falle automatisiert eine Korrektur der Werkzeuggeometrie vorgenommen. Für einen bestehenden Prozess und eine vorhandene Werkzeuggeometrie wird der Bereich, in dem die Falten entstehen angepasst, bis in den Simulationen keine Falten mehr ermittelt werden. Es wird beschrieben, dass durch die Verwendung dieses Modells eine Überprüfung und Korrektur der Schmiedewerkzeuge und des Umformprozesses möglich ist.
Mehrdirektionales Schmieden, Aluminiumschmieden, innere Falten, Finite-Elemente-Analyse, Algorithmus
2022 gehen in Deutschland die letzten Atomkraftwerke vom Netz. Neben dem Beschluss zum Atomausstieg sorgt die weltweite Verknappung fossiler Brennstoffe für einen stetigen Anstieg der Energiekosten. Am IPH werden Verfahren entwickelt, die produzierenden Betrieben helfen, Energiekosten zu senken.
Energiekosten, Belegungsplan, Energieverbrauch
