Autor: Michael Freitag

Der Digitale Zwilling ist auf dem besten Weg, ein elementarer Bestandteil der Unternehmenswelt zu werden. Unternehmenslenker erhoffen sich durch diese intelligenten Abbilder einer immer dynamischeren Unternehmensrealität eine deutliche Komplexitätsreduktion. Idealerweise können modellbasierte Analysen und (teil-)automatisierte Entscheidungen mittels Methoden der Simulationstechnik und der Künstlichen Intelligenz auf Basis eines optimierten IoT-Datenmanagements ihren Beitrag zu einer Unternehmensagilität leisten. Im Rahmen des Beitrags werden neben der Begriffs-/Konzeptdefinition sowohl aktuelle Herausforderungen thematisiert als auch verschiedene Anwendungsbeispiele vorgestellt. Darauf aufbauend wird ein Vorgehensmodell für die Einführung von Digitalen Zwillingen im Sinne der Technologiemigration präsentiert.

In der manuellen Montage werden Assistenzsysteme zur informatorischen und physischen Unterstützung der Mitarbeiter eingesetzt. Die gezielte Anreizgestaltung in diesem Umfeld mit überwiegend monotoner Tätigkeitsausführung erfolgt bislang nicht. Dieser Beitrag stellt den Ansatz des Gamification als Möglichkeit zur gezielten Motivationssteigerung in der Montage vor. Für eine erfolgreiche Umsetzung von Gamification-Anwendungen bildet die Auswahl und Gestaltung geeigneter Spiel-Design-Elemente eine entscheidende Grundlage. In diesem Beitrag wird ein Ansatz zur strukturierten und methodengestützten Auswahl ebendieser Spiel-Design-Elemente präsentiert. Ausgangspunkt dieses Ansatzes stellen die Selbstbestimmungstheorie sowie eine Verbindung von Methoden des Operations Research im Betrachtungsgegenstand der Arbeitsorganisation dar.

Der Einsatz vollautonomer Systeme ist aufgrund variabler Systemumgebungen oder geringer Stückzahlen nicht in allen Anwendungsfeldern wirtschaftlich. Semi-autonome Systeme können hier helfen, den Menschen zu entlasten, da ein Bediener jederzeit die Kontrolle über das System übernehmen kann. Dieser Beitrag stellt einen neuartigen, auf dem digitalen Zwilling aufbauenden, Ansatz für die Mensch-Technik-Interaktion (MTI) mittels adaptiver Automation vor. An einem Fallbeispiel wird gezeigt, wie der Bediener eines Cyber-Physischen Systems (CPS) in spezifischen Aufgaben durch einen modularen digitalen Zwilling (mDT) unterstützt werden kann. Dies erlaubt die Unterscheidung zwischen kurzfristigen Signaländerungen und langfristiger Verhaltensmodifikation. Mit dem vorgestellten Konzept können semi-autonome Systeme für Anwendungsgebiete entwickelt werden, in denen der Einsatz autonomer Systeme aufgrund komplexer und variabler Systemumgebungen oder geringer Stückzahlen bisher nicht gegeben ...

Die fortschreitende Digitalisierung der Arbeitswelt setzt eine entsprechende Infrastruktur in Produktions- und Logistikunternehmen voraus. Neben der bloßen Unterstützung der Geschäftsprozesse kann eine digitalisierte Infrastruktur auch selbst als Gegenstand der Implementierung von intelligentem Verhalten herangezogen werden. Der vorliegende Beitrag liefert einen Überblick über Potenziale und Schwierigkeiten am Beispiel einer intelligenten Beleuchtungssteuerung in der Hafenlogistik. Hierzu wird zunächst beleuchtet wie Infrastrukturen in Häfen aufgebaut sind und wie technischen Lösungen gefunden werden können, um intelligente Steuerungsmethoden implementieren zu können. Schließlich wird aufgezeigt welche Potenziale sich aus einer solchen Steuerung ergeben. In dem betrachteten Anwendungsfall konnten mittels Modellierung und Prozesssimulationen Energieeinsparungen von bis zu 35 % ermittelt werden.

Der Lebensmittelversand von (Tief-)Kühlwaren ist ein langsam aber stetig wachsendes Marktsegment, welches sich insbesondere mit der Nachhaltigkeit auseinandersetzen muss. Durch die hohe Effizienz der KEP-Dienstleister ist der Versand von (Tief-)Kühlwaren ökologisch nicht zwingend schlechter als eine Einkaufsfahrt mit dem Auto über mehrere Kilometer zum Supermarkt. Ein konkreter Ansatz zur Verbesserung der ökologischen Nachhaltigkeit im Lebensmittelversand ist die Substitution existierender Kunststoffbeutel aus Polyethylen (PE), die mit Trockeneis gefüllt sind. Dabei helfen die Beutel das Trockeneis zusammenzuhalten und den Kunden vor Verbrennungen zu schützen. Im folgenden Beitrag werden der Lebensmittelversand aus ökologischer Sicht beleuchtet und aktuelle Entwicklungen bei biologisch abbaubaren Kunststofffolien vermittelt. Aufgrund besonderer Materialeigenschaften von biobasierten Kunststofffolien wurde in einer Versuchsreihe die Herstellbarkeit von Trockeneisbeuteln mittels ...

Die Bundesregierung erklärt im Zukunftsenergiekonzept, dass im Gebäudebereich bis 2050 eine Minderung des Primärenergiebedarfs von 80 % angestrebt wird. Die Zielerreichung bedarf vieler lokaler Umsetzungen. An Lehr- und Forschungseinrichtungen wird eine temporäre Nutzung der Räume betrieben, die zumeist zeitlich vorbestimmbar ist. Die Beachtung der spezifischen Nutzungssituation von Lehrräumen, insbesondere von innenliegenden Lehrräumen, wurde in eine Ausgestaltung und Umsetzung eines zukunftsweisenden Energiekonzepts für einen Vorlesungsraum integriert und exemplarisch mit Blick auf die Versorgungstechnik realisiert. Der Beitrag beschreibt Grundlagen, Methodik, Umsetzung des Konzepts und kann als Umsetzungsbeispiel für die energetische Optimierung anderer Lehrräume beispielhaft herangezogen werden.

Die Digitalisierung der Arbeitswelt führt zu dem Bedarf und zugleich zu der Möglichkeit, Mitarbeiter kontextorientiert, individuell und arbeitsprozessnah zu qualifizieren. Die Herausforderung in diesem Zusammenhang stellt der ziel-orientierte und abgestimmte Einsatz von unterschiedlichen Lernformen und -systemen dar. Der vorliegende Beitrag liefert einen Ansatz zur Verbindung von inhaltlicher und struktureller Gamification im E-Learning und der Motivationssteigerungen für das E-Learning sowie der Wissensverstetigung durch mobiles Lernen mittels einer auf die Branche des Anwendungsfalls zugeschnittenen Spieleapplikation. Hierzu werden zu Beginn der Anpassungsbedarf der Bildung auf den digitalen Wandel beschrieben, die Pfeiler des avisierten Konzepts (Gamification, E-Learning und mobiles Lernen) eingeordnet, eine Umsetzung am Anwendungsfall der Instandhaltung von Windenergieanlagen geliefert und abschließend die Ergebnisse der Evaluation sowie des Mehrwerts dieses Beitrags ...

In den vergangenen Jahren konnte weltweit eine kontinuierliche Steigerung der Fertigfahrzeugumschlagsmengen beobachtet werden. Im Zuge der globalen Vernetzung der Fahrzeugdistributionsnetzwerke spielen Seehäfen für den Umschlag von Fertigfahrzeugen als Knotenpunkte der Logistikkette eine entscheidende Rolle. Auf Autoterminals werden neben dem reinen Umschlag der einzelnen Verkehrsträger (Seeschiff, Bahn und LKW) und der Lagerung von Fahrzeugen auch zusätzliche wertschöpfende Tätigkeiten in Form von technischen Bearbeitungen zur Anpassung an die Bedürfnisse der jeweiligen Zielmärkte vorgenommen. Aus dem Zusammenspiel dieser Prozesse resultiert ein komplexes Prozessgeflecht mit vielfältigen Planungs- und Steuerungsaufgaben, welches einer starken systeminhärenten Komplexität und Dynamik unterliegen kann [1]. Bestehende Planungsansätze können diese volatilen Rahmenbedingungen oftmals nicht adäquat berücksichtigen und weisen folglich Effizienzsteigerungspotenziale auf. Dieser ...

Deutsche See- und Binnenhäfen sind von herausragender Bedeutung für den Produktions und Logistikstandort Deutschland. Die Hafenbranche durchlief in den vergangenen Jahrzehnten verschiedene strukturelle Veränderungen. Aktuell stellt die erwartete Autonomisierung und Digitalisierung der gesamten Lieferkette die Häfen vor neue Herausforderungen. In diesem Kontext beschreibt der vorliegende Beitrag einen Planungsansatz zur Automatisierung von Portalhubwagen (Straddle Carrier) in den spezifischen Umgebungsbedingungen norddeutscher Seehäfen. Um sowohl die Zuverlässigkeit als auch die Wirtschaftlichkeit eines solchen automatisierten Systems für norddeutsche Megacontainerterminals zu untersuchen, wurde ein prinzipiell aus zwei Schritten bestehender Planungsansatz gewählt: (1) Zunächst soll auf dem Containerterminal Wilhelmshaven (CTW) eine Pilotanlage zur Durchführung prototypischer Experimente unter möglichst realen Umgebungsbedingungen entstehen. Darauf aufbauend wird (2) durch ...

Die Zunahme der Transportmengen, die Konsolidierung der Entladehäfen und der Einfluss der Schiffsgrößenentwicklung stellen insbesondere die landseitigen Logistikprozesse und Technologien vor große Herausforderungen. Zudem ist der Fachkräftemangel ein treibender Faktor für die Suche nach automatisierten Containertransportsystemen (ACTS), die die Häfen und ihre umgebende Infrastruktur entlasten und Lagerkapazitäten erweitern. Die technologiespezifische Bewertung der Beeinträchtigung der zu überquerenden Infrastrukturen durch ACTS, ist Gegenstand dieses Beitrags.