Autor: Michael Freitag

Die zunehmende Fertigung vieler Produktvarianten in kleinen Losgrößen erfordert eine hohe Flexibilität von Produktionssystemen. Da Produktionssysteme dynamischen Einflüssen unterliegen, stellen die Erzeugung der Produktionspläne sowie die Steuerung der Produktionsprozesse häufig schwierige Aufgaben dar. Dieser Beitrag beschreibt ein Konzept zur Planung und Steuerung von Produktionssystemen durch ein adaptives simulationsbasiertes Optimierungsverfahren. Zu diesem Zweck wird ein Simulationsmodell einer Fertigung mit einer Meta-Heuristik zur Optimierung der Produktionsparameter gekoppelt. Der klassische Ansatz simulationsbasierter Optimierung eignet sich zum Lösen komplexer, stochastischer Planungsprobleme. Das vorgestellte Konzept erweitert diesen Ansatz, um zusätzlich die Dynamik von Werkstattfertigungen berücksichtigen zu können. Dadurch erfolgt die Optimierung von Planungsentscheidungen und Steuerungsregeln stets auf Grundlage des aktuellen Systemzustands. Der Ansatz basiert ...

Im Rahmen der Fertigung von Mikrobauteilen ist die genaue Planung und Auslegung der Prozessketten von hoher Bedeutung, da neben besonders geringen Toleranzen und sehr hohen Qualitätsanforderungen, z. B. bezüglich der Oberflächengüte, hohe Produktionsraten erreicht werden müssen, um eine wirtschaftliche Fertigung zu garantieren. Die Methode µProPlAn ermöglicht eine integrierte Planung und Auslegung von Prozessketten mit dem für die Mikrofertigung notwendigen Detailgrad. Beginnend mit der Materialflussplanung wird die Prozesskettengestaltung bis hin zur Auslegung einzelner Prozesse und Maschinen unterstützt. Um den manuellen Aufwand bei der Planung zu reduzieren, wird in diesem Beitrag ein Ontologie-basierter Ansatz zur automatisierten, geometrieorientierten Erzeugung von Prozesskettenvarianten vorgestellt.

Zur Steigerung der Prozesseffizienz in den Supply Chains und zum besseren Management von Holzflachpaletten wurde gemeinsam von der European Pallet Association (EPAL) und der Standardisierungsorganisation GS1 eine Spezifikation erarbeitet, wie RFID-Tags an Holzflachpaletten angebracht werden sollen. Die nachfolgend beschriebene patentbasierte Entwicklung des Paletten-Tagging-Roboters (PaTRo) griff diese Spezifikation auf und entwickelte einen mobilen Roboter zur automatischen Anbringung der RFID-Transponder (RFID-Tags). Das Besondere an PaTRo ist, dass er sich zum Anbringen der RFID-Tags am Palettenstapel empor bewegt und lediglich den Stapel zur Abstützung verwendet. Nachfolgend werden die Motivation zur Erfindung von PaTRo und die gemeinsam mit dem Institut für integrierte Produktentwicklung (BIK) durchgeführte Realisierung eines Funktionsdemonstrators beschrieben. Zudem werden der Wirkmechanismus und der Prozessablauf des Roboters erläutert. Abschließend wird ein Ausblick zur ...

Im Gegensatz zum Einsatz von Robotern in standardisierten Produktionsprozessen müssen Roboter innerhalb von dynamischen Logistikprozessen flexibel und anpassungsfähig gegenüber variablen Umgebungsbedingungen und nicht standardisierten Gütern sein. Durch die Fortschritte im Bereich der künstlichen Intelligenz und die Vernetzung durch Industrie 4.0 werden Roboter in Zukunft auch komplexe Aufgabenstellungen in der Logistik zuverlässig ausführen können. Eine entscheidende Komponente eines Robotersystems stellt die Interpretation der Arbeitsumgebung mithilfe von multi-modalen Sensorsystemen dar. Der Beitrag beschreibt Anwendungen für Robotersysteme in der Logistik und stellt im Rahmen der Depalettierung ein Beispiel der Interpretation von multi-modalen Sensordaten vor.

In vielen Bereichen der Produktion sind Roboter heutzutage ein gängiges Mittel zur Bearbeitung von Aufgaben mit hoher Frequenz und Wiederholgenauigkeit. Der Einsatz von Industrie- und Service-Robotern nimmt aber auch in der Logistikbranche immer mehr Fahrt auf. Der Containerumschlag, insbesondere die Entladung von z. B. mit Rohkaffee gefüllten Säcken, birgt ein enormes Potenzial für die Automatisierung mit intelligenter Robotik. Das hohe Gewicht und die leichte Verformbarkeit dieser Säcke sowie die unberechenbaren Stapelsituationen in einem Container stellen höchste mechanische und kognitive Anforderungen an die Greiftechnik und die entsprechende Greifstrategie. Dieser Beitrag zeigt die Entwicklung und Umsetzung eines solchen Greifverfahrens.

Die grundlegende Aufgabe von fördertechnischen Systemen in der Intralogistik ist der Transport von Waren. Bei komplexeren Aufgaben, wie Drehen, Sortieren oder Lagenbildung, werden häufig zusätzliche mechanische Komponenten benötigt. Diese reichen von einfachen pneumatischen Zylindern bis hin zu Industrierobotern. Dadurch entstehen hochspezialisierte Anlagen, die konkrete Aufgaben sehr effizient realisieren, jedoch an Flexibilität verlieren und damit zukünftigen Anforderungen, wie bspw. Wandlungsfähigkeit und Skalierbarkeit, nicht mehr gerecht werden. Vor diesem Hintergrund stellt der folgende Beitrag das neuartige und hochflexible Fördersystem Celluveyor vor. Durch eine modulare Bauweise und Systemarchitektur können beliebige Anlagenlayouts generiert und nahezu jede fördertechnische Aufgabe durch ein einfaches Software-update mit einem einzigen Fördersystem realisiert werden.

Die Bedeutung von Data Science für Produktion und Logistik nimmt stetig zu, da durch Industrie 4.0-Technologien zunehmend mehr Daten anfallen und für Prozess- und Systemoptimierungen genutzt werden können. Darüber hinaus erlauben verbesserte Methoden und Werkzeuge der Datenanalyse eine einfachere Bearbeitung anwendungsspezifischer Fragestellungen, als es bislang mit vornehmlich wissenschaftlichen Softwareapplikationen möglich war. Dieser Beitrag ist der zweite Teil zum Thema Data Science in Produktion und Logistik. Während sich der erste Teil mit der Begriffsdefinition, den allgemeinen Potenzialen der Datenanalyse und aktuellen Trends in diesem Bereich auseinandergesetzt hat, widmet sich dieser zweite Teil der Anwendung von Data Science in Produktion und Logistik. Im Folgenden werden typische Vorgehensweisen präsentiert und es wird durch mehrere Anwendungsbeispiele ein Einblick in die aktuellen Möglichkeiten von Data Science gegeben.

Die Offshore-Windindustrie steht zukünftig vor der Herausforderung, die Kosten während der Betriebsphase zu senken, um auf den zu erwartenden Kostendruck reagieren zu können. Dementsprechend müssen der Betrieb und die Instandhaltung von Offshore-Windenergieanlagen möglichst effizient gestaltet werden. Hierfür sind die modernen Windenergieanlagen auf See und an Land mit Condition Monitoring Systemen ausgestattet, die den Zustand der Anlagen sowie der einzelnen Komponenten überwachen und dokumentieren. Die gewonnenen Daten werden in der Regel jedoch nur zur Unterstützung klassischer Instandhaltungskonzepte genutzt, welche aufgrund der zahlreichen Restriktionen und einer starken Wetterabhängigkeit in der Praxis oft nicht reibungslos funktionieren. Die Planung, Steuerung, Durchführung und Kontrolle der Instandhaltungsmaßnahmen auf See wird aufgrund dieser Restriktionen dementsprechend komplex. Diese Umstände führen zu großen Herausforderungen für die Logistik, da die ...

In den letzten zehn Jahren hat es im IT-Bereich rasante Entwicklungen gegeben, um immer größere Datenmengen speichern und performant verarbeiten zu können. Dadurch wurde eine wesentliche Voraussetzung für die Umsetzung der vernetzten Produktion im Sinne von Industrie 4.0 geschaffen. Die vernetzte Produktion verfolgt die Idee, dass mittels des Internet der Dinge eine Kommunikation zwischen Maschinen, Transportmitteln und Werkstücken stattfindet, um gemeinsam mit dem Menschen bislang unerschlossene Effizienzpotenziale im Hinblick auf Materialbereitstellungs-, Instandhaltungs- und Fertigungskonzepte auszuschöpfen. Zur Umsetzung dieser Konzepte bedarf es in Analogie zur Business Intelligence eines neuartigen Verständnisses der Datenverarbeitung für den Produktionsbereich. Mit Verweis auf das übergeordnete Rahmenkonzept der Data Science ist hierzu ein integrierter Ansatz bestehend aus mathematischer Modellierung, performanter Softwareimplementierung und spezifischem ...

Steigende Kundenanforderungen führen zu zunehmend individualisierten Produkten und kürzeren Produktlebenszyklen. Der damit einhergehende Kostendruck zwingt Unternehmen, ihre Prozesse kontinuierlich zu verbessern. Durch Industrie 4.0 ergeben sich hierfür neue Möglichkeiten. Ein Beispiel ist das Konzept der Ressourcenteilung, welches zukünftig an Bedeutung gewinnen wird. Durch ein unternehmensübergreifendes Teilen von Produktionsressourcen können die Risiken starker Auftragsschwankungen für die einzelnen Unternehmen reduziert werden. In diesem Beitrag werden mögliche Perspektiven für eine Ressourcenteilung in der Produktion dargestellt. Motiviert durch Web 2.0-basierte Entwicklungen im Consumer-Bereich wird gezeigt, welche neuen Möglichkeiten sich in Analogie dazu für die Produktion ergeben.