Logistics Journal: Proceedings
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A Concept for a retrofit solution for autonomous pallet loading by industrial trucks
No full textDieser Beitrag beschreibt ein Konzept für ein nachrüstbares System, um herkömmliche elektrisch angetriebene FFZ für eine autonome Heckverladung von Trailern zu befähigen. Das Nachrüstsystem besteht aus einem externen Sensormodul zur Grobnavigation sowie in das Fahrzeug integrierbare Nahbereichssensorik und Steuerungsmodule. Das entwickelte Konzept zeigt, dass durch den Ansatz der Nachrüstbarkeit existierender FFZ und den damit einhergehenden geringen Investitionskosten insbesondere KMU die wirtschaftlichen Potentiale einer automatisierten Palettenverladung erschließen können.This article describes a concept for a retrofittable system that enables conventional electric-powered industrial trucks to autonomously load trailers from the rear. The retrofit system consists of an external sensor module for coarse navigation as well as short-range sensor technology and control modules that can be integrated into the vehicle. The developed concept shows that the approach of retrofitting existing industrial trucks with low investment costs allows SMEs in particular to tap into the economic potential of automated pallet loading
A Deep Q-learning Approach for Bin Relocation in Robotic Compact Storage and Retrieval Systems
Full text linkRobotische kompakte Lager- und Kommissioniersysteme (RCS/RS) ermöglichen eine hochgradig platzsparende Lagerung, indem Behälter dicht gestapelt und von Robotern über ein gitterbasiertes System entnommen werden. Während bestehende Steuerungsstrategien feste Regeln zur Lagerung und Umlagerung blockierender Behälter vorgeben, fehlen in der Literatur bislang lernbasierte Ansätze. Diese Arbeit schließt diese Lücke, indem Deep Reinforcement Learning eingesetzt wird, um die Behälterentnahme und -umlagerung im Hinblick auf die Spielzeit zu optimieren. Ein Deep-Q-Learning-Agent, trainiert mit Double-DQN und Prioritized Experience Replay in einer simulierten RCS/RS-Umgebung, wird in unterschiedlichen Szenarien evaluiert. Die Ergebnisse zeigen Leistungssteigerungen von bis zu 36,98 % gegenüber bestehenden Steuerungsstrategien. Damit verdeutlichen die Erkenntnisse das Potenzial von Reinforcement Learning für Umlagerungsentscheidungen und deuten auf eine vielversprechende Übertragbarkeit in reale Systeme hin.Robotic compact storage and retrieval systems (RCS/RS) offer space-efficient storage by stacking bins densely and using robots to retrieve them via a grid-based system. While existing operating strategies give fix guidelines on how to store and relocate blocking bins, the literature lacks learning-based strategies. This work closes that gap by applying deep reinforcement learning to optimize bin retrieval and relocation with respect to cycle time. A Deep Q-Learning agent, trained using Double-DQN with prioritized experience replay in a simulated RCS/RS, is evaluated across diverse scenarios. Results show performance gains regarding the cycle time of up to 36.98% over existing operating strategies. These findings demonstrate the potential of reinforcement learning for relocation decisions and suggest promising transferability to real-world systems
Analysis and comparison of textile physical property profiles of yarns for steel rope cores
No full textStahldrahtseile sind zentrale Bauelemente in der Schachtfördertechnik, deren Leistungsfähigkeit maßgeblich von Konstruktion und Materialauswahl bestimmt wird. Neben den Stahllitzen übernehmen Fasereinlagen zentrale Funktionen wie die Schmier-stoffspeicherung und die Abstützung der Litzen. Dennoch fehlen systematische Analysen zum Einsatz von Chemiefasern und zum Einfluss ihrer textilphysikalischen Eigenschaften auf die Funktionalität der Stahldrahtseile. Ziel der Arbeit ist die Unter-suchung und vergleichende Bewertung von Natur- und Chemiefasergarnen für den Einsatz in Fasereinlagen. Dazu wurden Anforderungen an Garnmaterialien für Fasereinlagen abgeleitet und geeignete Prüfverfahren definiert. Die Untersuchung umfasste mechanische Werkstoffprüfungen, sowie Versuche zum Wassergehalt, zur Kapillarwirkung und zur spezifischen Garnoberfläche. Die Ergebnisse wurden in einer Bewertungsmatrix zusammengeführt, die den systematischen Vergleich der Garnmaterialien erm¨oglicht. Die Bewertungsmatrix bietet ein praxisnahes Werkzeug zur strukturierten Materialauswahl und l¨asst sich flexibel an Anwendungsszenarien anpassen.Steel wire ropes are key components in mine hoisting technology, whose performance is largely determined by their design and the choice of materials. In addition to the steel strands, fibre cores perform key functions such as lubricant storage and strand support. However, there is a lack of systematic analyses on the use of synthetic fibres and the influence of their textile-physical properties on the functionality of steel wire ropes. The aim of this work is to investigate and comparatively evaluate natural and synthetic fibre yarns for use in fibre cores. To this end, requirements for yarn materials for fibre cores were derived and suitable test methods defined. The investigation included mechanical material tests as well as tests on water content, capillary action and yarn surface area. The results were compiled in an evaluation matrix that enables a systematic comparison of the yarn materials. The evaluation matrix provides a practical tool for structured material selection and can be flexibly adapted to various application scenarios
Intelligente Geodaten-basierte Bestandsermittlung im Behältermanagement für geringwertige Ladungsträger (GeoBest)
Full text linkDas Forschungsprojekt GeoBest zielt auf die Entwicklung eines wirtschaftlichen, geodatenbasierten Trackingsystems zur automatisierten Bestandsführung in Behälterkreisläufen mit geringwertigen Ladungsträgern. Zentrale Ziele sind eine bedarfsgerechte Nachschubsteuerung, die Vermeidung von Über- und Unterbelieferungen sowie die Bündelung von Transporten zur Steigerung von Effizienz und Nachhaltigkeit. Gemeinsam mit der LOGSOL GmbH, einem Anbieter für Logistiksoftware, werden digitale Zwillinge und standardisierte Trackinghardware - bestehend aus preiswerten lokalen Sendern und preisintensiveren globalen Trackern - eingesetzt, um Transportbewegungen zu erfassen und Lagerbestände zuverlässig zu schätzen. Aktuelle Trackinglösungen wie GPS- oder RFID-Systeme sind für diesen Anwendungsfall oft zu kostenintensiv oder technisch nicht durchgängig einsetzbar. GeoBest adressiert diese Lücke durch ein hybrides Sensornetzwerk in Kombination mit Methoden der analytischen Modellierung, Simulation und Machine Learning. Eine analytische Modellierung sowie umfassende Simulationen komplexer Logistikmodelle wie Milkrun und Hub-and-Spoke in Siemens Plant Simulation zeigen, dass bereits mit wenigen Leuchttürmen eine präzise Bestandsschätzung möglich ist. Die Ergebnisse deuten auf ein hohes Optimierungspotenzial hin, welches nun in Praxistests auf Wirtschaftlichkeit und Übertragbarkeit geprüft werden soll
Heavy-duty bending springs made of wood materials
No full textBiegefedern finden als Lagerelemente Einsatz in Vibrationsfördermaschinen und erfahren dort hochfrequente dynamische Belastungen mit bis zu 100 Mio. Lastwechseln und mehr. Standardmäßig werden diese Elemente aus Stahllegierungen oder glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) hergestellt. Diese Materialien sind energieintensiv in der Herstellung und daher unvorteilhaft im Hinblick auf den CO2-Fußabdruck. Das von August 2022 bis Oktober 2024 gelaufene Projekt „Hochbelastbare Biegefedern aus Holzwerkstoffen“ an der Technischen Universität Chemnitz untersuchte das Substitutionspotential nachhaltiger Holzwerkstoffe für Biegefedern. Insbesondere die dynamischen Materialeigenschaften von Holzwerkstoffen sind bisher unzureichend untersucht und stehen im Fokus der Untersuchungen
Rolling loss of torque driven industrial truck wheels with polyurethane tread
No full textDer Einsatz von Rädern und Rollen mit Vollmaterial-Laufbelägen aus Polyurethan im Einsatzbereich von Flurförderzeugen birgt ein anspruchsvolles Kollektiv hinsichtlich der Anforderungen, zugleich aber auch ein den Werkstoffeigenschaften geschuldetes komplexes Betriebsverhalten. Die Übertragung von Antriebs- und Lenkkräften, Traglastvermögen sowie Haltbarkeit im Hinblick auf Abrieb und Rissbildung sind zentrale Merkmale in der Anwendung. Nicht nur für den Energieverbrauch eines Flurförderzeugs, sondern auch in Bezug auf die Eigenerwärmung der Laufbeläge ist jedoch der Rollwiderstand bzw. Rollverlust maßgebend, da durch den Abrollvorgang bedingte Verformungsenergie teilweise dissipiert wird. Der Rollwiderstand ist eine der Laufrichtung entgegengesetzt wirkende mechanische Kraft. Die Rollverlusttheorie ist jedoch weitergehend, so dass anhand der Eigenerwärmung eine energetische Bilanzierung erfolgen kann. Während der Rollwiderstand am momentenfrei rollenden Rad gemessen wird, deuten Ergebnisse der Eigenerwärmung auf Basis eines dynamischen Fahrszenarios unter Bezugnahme der Rollwiderstandswerte auf weiteren Forschungsbedarf hin.The use of wheels and castors with solid polyurethane treads in industrial trucks poses a challenging combination of requirements, but also complex operating behaviour due to the material properties. The transmission of driving and steering forces, load capacity and durability in terms of abrasion and cracking are key features in this application. However, rolling resistance or rolling loss is decisive not only for the energy consumption of an industrial truck, but also in terms of the self-heating of the treads, as the deformation energy caused by the rolling process is partially dissipated. Rolling resistance is a mechanical force acting in the opposite direction to the direction of travel. The theory of rolling loss goes further, allowing an energy balance on the basis of self-heating. While rolling resistance is measured on a torque-free rolling wheel, the results of self-heating based on a dynamic driving scenario with reference to rolling resistance values indicate that further research is needed
Application-Oriented Learning in Engineering: A Retrospective Study on Teaching Cyber-Physical Intralogistics Systems
Full text linkEngineering education faces declining enrolments, international competition, and the challenge of AI solving traditional exam tasks. Intralogistic systems link mechatronics and algorithms, offering tangible challenges for application-oriented learning. This paper introduces a classification framework based on Input, Application, and Examination, and applies it to evaluate three representative courses at the Karlsruhe Institute of Technology. The analysis shows that freedom in learning, such as self-study phases, requires corresponding structure in assessment to ensure knowledge acquisition. Team-based tasks benefit from clearly defined roles and organizational scaffolding to prevent conflicts and unequal participation. The workload distribution strongly depends on course duration: very compact formats leave little room for catch-up, while extended formats require intermediate milestones to maintain motivation. Grading remains a particular challenge, as examinations must balance fairness with recognition of teamwork and practical achievements. Finally, the growing role of artificial intelligence introduces both risks and opportunities: while AI can reduce the need for routine coding, it creates new demands for creative, critical, and system-level tasks. These findings provide practical guidance for designing and evaluating interactive courses also in other areas then intralogistics.Engineering education faces declining enrolments, international competition, and the challenge of AI solving traditional exam tasks. Intralogistic systems link mechatronics and algorithms, offering tangible challenges for application-oriented learning. This paper introduces a classification framework based on Input, Application, and Examination, and applies it to evaluate three representative courses at the Karlsruhe Institute of Technology. The analysis shows that freedom in learning, such as self-study phases, requires corresponding structure in assessment to ensure knowledge acquisition. Team-based tasks benefit from clearly defined roles and organizational scaffolding to prevent conflicts and unequal participation. The workload distribution strongly depends on course duration: very compact formats leave little room for catch-up, while extended formats require intermediate milestones to maintain motivation. Grading remains a particular challenge, as examinations must balance fairness with recognition of teamwork and practical achievements. Finally, the growing role of artificial intelligence introduces both risks and opportunities: while AI can reduce the need for routine coding, it creates new demands for creative, critical, and system-level tasks. These findings provide practical guidance for designing and evaluating interactive courses also in other areas then intralogistics
Wood in mechanical engineering – Intralogistics as a field of research and development for technical wood construction methods
No full textDie Anwendungsfälle zeigen ein großes Potenzial für potente Holzbauweisen, die mit technischen und ökologischen Vorteilen einen ökonomischen Mehrwert erzeugen. Aktuell kann festgestellt werden, dass die Ergebnisse aus der Intralogistik auf den gesamten Maschinenbau übertragen werden können, da viele Lastfälle grundlegend vergleichbar sind. Die Verallgemeinerung von Annahmen, Berechnungsansätzen und dem konstruktiven Vorgehen ist in grober Näherung möglich. Es muss aber eine Anpassung auf den konkreten Anwendungsfall erfolgen. Letztlich erhöht sich die allgemeine Übertragungsgenauigkeit mit jedem erfolgreichen Serieneinsatz. Für die kontinuierliche Weiterentwicklung der Holzbauweisen bedarf es einer Forschung die grundlagenbewusst mit starkem Praxisbezug den Industrieeinsatz fokussiert. Industriellen Serienlösungen, müssen sehr stark kundenorientiert wissenschaftliche Erkenntnisse in Produkte übersetzten
Transshipment Point Design – Enabling Cooperative Vehicle Routing
Full text linkEfficient loading and unloading of trucks is a key challenge in logistics, where long turnaround times and space constraints often limit system performance. Existing solutions either focus on full truckload automation from the rear or rely on forklift-based side access, both of which lack the flexibility and space efficiency required at transshipment points. To address this gap, this paper introduces a novel concept for autonomous side-loading and unloading of boxed pallets using an overhead crane system. The prototype integrates standardized industrial components with custom-designed load handling devices and an AI-based control system capable of detecting, localizing, and handling boxed pallets without human intervention.Efficient loading and unloading of trucks is a key challenge in logistics, where long turnaround times and space constraints often limit system performance. Existing solutions either focus on full truckload automation from the rear or rely on forklift-based side access, both of which lack the flexibility and space efficiency required at transshipment points. To address this gap, this paper introduces a novel concept for autonomous side-loading and unloading of boxed pallets using an overhead crane system. The prototype integrates standardized industrial components with custom-designed load handling devices and an AI-based control system capable of detecting, localizing, and handling boxed pallets without human intervention.
In addition to the technical realization, an analytical performance estimation model is developed to quantify travel times and reshuffling operations during pallet transfers. The model explicitly accounts for load security requirements, which distinguish truck-based reshuffling from warehouse-based multi-deep storage systems. Results provide a framework for evaluating the efficiency of the proposed system and offer insights for the design and operation of future automated transshipment points
Modular crane systems made of wood materials
No full textAktuell werden Krane fast ausschließlich in Metallbauweise ausgeführt. Die vordergründige Verwendung ist dabei Stahl. Für geringe Lasten (z. B. Kleinkransysteme) werden mitunter Aluminiumlegierungen genutzt. Kransysteme unter der Verwendung von dem ökologischeren Holzwerkstoff finden aktuell kaum bis keine Anwendung mehr. So entstehen die Forschungsfragen, welche Performance ein moderner Holzwerkstoff für den Einsatz erreichen muss, wie eine solche Umsetzung gestaltet werden könnte und welche weitere kritischen Punkte sich aufzeigen. Ziel ist ein neues Forschungsfeld zur Anwendung von Holz und Holzwerkstoffen im Kranbau zu eröffnen und zu gestalten. Damit sollen die wissenschaftlichen Grundlagen gelegt werden, um Krananlagen und Komponenten in Holzbauweise technisch sinnvoll und sicher zu gestalten sowie wirtschaftlich, ökologisch und technisch vorteilhaft im Vergleich zu aktuell bestehenden Kranbauweisen auszuführen.Currently, cranes are almost exclusively constructed of metal. Steel is the primary material used. For lighter loads (e.g., small crane systems), aluminum alloys are sometimes used. Crane systems using the more environmentally friendly wood material are currently rarely or no longer used. This gives rise to research questions such as what performance a modern wood material must achieve for its intended use, how such an implementation could be designed, and what other critical points arise. The goal is to open up and shape a new field of research into the application of wood and wood materials in crane construction. This will lay the scientific foundation for designing crane systems and components in wood construction that are technically sensible and safe, as well as economically, ecologically, and technically advantageous compared to currently existing crane designs