Logistics Journal: Proceedings
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Energieeffizientes eKanban-System mit autonomen Sensormodulen zur Füllstandsmessung und Reinforcement Learning zur Messintervallanpassung
Get PDFTrotz der Fortschritte der Digitalisierung in der Industrie finden bei der Bestandserfassung immer noch manuelle Trigger Einsatz, da bestehende Lösungen zur Automatisierung des Prozesses mit hohen Kosten und Integrationsaufwand verbunden sind. In diesem Beitrag wird ein Ansatz für die Lösung dieses Problems dargestellt, welcher kostengünstige, autonome Sensormodule für die Füllstandsmessung zur Grundlage hat. Die Messung erfolgt hierbei nicht in festgelegten Intervallen, sondern wird auf Basis der Entnahmeintervalle der zu messenden Ladungsträger sowie der aktuellen Auftragslage von einem Reinforcement Learning Ansatz dynamisch und intelligent getriggert. Die ersten Hardware-Prototypen für die Messung der Entnahmeintervalle sowie für die Sensormodule werden ebenfalls im Beitrag vorgestellt.Despite the progress of digitalization in industry, manual triggers are still used for inventory measurement, as existing solutions for automating the process are associated with high costs and integration efforts. This paper presents an approach for solving this problem, which is based on cost-effective, autonomous sensor modules for fill level measurement. The measurement is not performed at fixed intervals, but is triggered dynamically and intelligently by a reinforcement learning approach based on the intervals in which contents are taken from the relevant load carriers and the current order situation. The first hardware prototypes for measuring the access to load carriers for content removal and for the sensor modules are also presented in the article
Betrachtung der Eignung von Kupferwerkstoffen für Biegebelastungen
Get PDFIn dem Forschungsprojekt wird ein berührungsloses Direktantriebssystem für hochdynamische Bandförderer entwickelt. Die Förderkraft wird nach dem Prinzip der linearen Asynchronmaschine in den Gurt eingeleitet. Zur Umsetzung des Antriebsprinzips muss der Gurt eine flächige Kupferstruktur, die den Sekundärteil der Asynchronmaschine darstellt, beinhalten. Aus wirtschaftlichen Gründen soll sich der resultierende Bandförderer mit neuartigem Antriebssystem durch kleine Umlenkradien, den Verzicht auf zusätzliche Zugträger sowie die Erreichung eines bestmöglichen motorischen Wirkungsgrades auszeichnen. Für diese Forschungsziele ist die Kupferstruktur, welche in den Gurt integriert wird, von herausragender Bedeutung. In diesem Beitrag wird das Ergebnis der Betrachtung der mechanischen Eigenschaften der Kupferwerkstoffe dargestellt und bewertet.In the research project, a non-contact direct drive system for highly dynamic belt conveyors is being developed. The conveying force is impressed on the belt according to the principle of the linear asynchronous machine. To implement the drive principle, the belt must have a flat copper structure that represents the secondary part of the asynchronous machine. For economic reasons, the resulting belt conveyor with a new type of drive system should be characterized by small deflection radii, the elimination of additional tension members and the achievement of the best possible motor efficiency. The copper structure, which is integrated in the belt, is of outstanding importance for this research goal. In this article, the result of considering the mechanical properties of the copper materials is presented and evaluated
Vorgehen zur Gestaltung flexibler intralogistischer Einheiten zur Ver- und Entsorgung modularer Produktionsanlagen in der chemischen Industrie
No full textModulare Produktionsanlagen in der chemischen Industrie erfordern flexible Lösungen für intralogistische Systeme. Infolge einer zunehmenden Volatilität in der Kundennachfrage sollen die Vorteile dieser Produktionskonzepte entlang der gesamten Wertschöpfungskette ausgenutzt werden können. Dementsprechend müssen intralogistische Prozessschritte den volatilen Anforderungen aus der Supply Chain, wie z.B. schwankende Nachfragemengen oder Produktarten, gerecht werden. Diese sind jedoch bislang nur unzureichend im Rahmen der modularen Produktion in der chemischen Industrie betrachtet worden. Daraus folgend wird in diesem Beitrag ein Vorgehen zur Gestaltung von flexiblen intralogistischen Einheiten zur Ver- und Entsorgung modularer Produktionsanlagen in der chemischen Industrie vorgestellt. Das auf einem modularisierten Planungsansatz aufbauende Vorgehen versetzt Planer von intralogistischen Systemen auf Betreiber- und Herstellerseite in die Lage, intralogistische Einheiten entsprechend der Systemanforderungen zu gestalten.Modular production plants in the chemical industry require flexible solutions for intralogistics systems. As a result of increasing volatility in customer demand, it should be possible to exploit the advantages of these production concepts along the entire value chain. Accordingly, intralogistics processes must also meet the volatile requirements of the supply chain, such as fluctuating demand quantities or product types. However, intralogistics processes have not been sufficiently addressed concerning the modular production in the chemical industry. Consequently, this paper presents a procedure for the design of flexible intralogistics units for the supply and distribution of modular production plants. The approach, which is based on modularized planning, is intended to enable planners of intralogistics systems on the operator and manufacturer side to design intralogistics units according to the requirements of the system
Datenbasierte Operationsplanung im Krankenhaus unter Entwicklung und Einbindung einer Machine Learning Plattform
Get PDFDie vorliegende Arbeit gibt einen Überblick zur Ergänzung von Planungs- und Steuerungsprozessen im OP-Bereich von Krankenhäusern. Der Fokus liegt hier auf der automatisierten Vorhersage von Operationszeiten mittels maschineller Lernmethoden auf Basis von retrospektiven Daten. Der vorliegende Artikel befasst sich mit der Analyse der zu beziehenden Daten, der Aufbereitung und Vorverarbeitung dieser und der Empfehlung an geeigneten Algorithmen für das M Maschinelle Lernen. Die beschriebene Arbeit ist im Rahmen des SAB geförderten Projektes; Platform for Operation Scheduling and Prediction using machine learning (PROSPER) entstanden.This paper gives an overview of the enhancement of planning and control processes in the operating theater of hospitals. The focus here is on the automated prediction of operating times using machine learning methods based on retrospective data. This article deals with the analysis of the data to be obtained, the preparation and preprocessing of this data and the recommendation of suitable algorithms for machine learning. This work was carried out as part of the funded project Platform for Operation Scheduling and Prediction using machine learning (PROSPER)
Cyber-physischer Zwilling Framework zur Generierung menschlicher Bewegungsdaten in der Intralogistik
No full textMenschliche Bewegungen zu erkennen, sie zu deuten und für die Analyse manueller Prozesse relevanten Aktivitäten zuzuordnen sind zentrale Herausforderungen der Human Activity Recognition (HAR). Diesen Herausforderungen geht das Trainieren eines Klassifikators mit Daten voraus. Die Erstellung dieser Trainingsdatensätze, bestehend aus Datenaufnahme, Annotation und Revision von Zeitreihen, bedingt einen immensen Aufwand. Aus diesem Grund werden HAR-Methoden überwiegend an simplen Alltagssituationen getestet. Um HAR-Methoden auch für komplexe Umgebungen wie die Intralogistik entwickeln zu können, ist eine neue Form der Datensatzerstellung notwendig. Dieser Beitrag schlägt ein Framework vor, den Aufwand der Datenaufnahme durch Zuhilfenahme cyber-physischer Zwillinge von Menschen zu reduzieren.Recognizing human movements, interpreting them and assigning relevant activities for the analysis of manual processes are central challenges of Human Activity Recognition (HAR). These challenges are preceded by training a classifier with data. The creation of these training data sets, consisting of data acquisition, annotation and revision of time series, requires immense effort. For this reason, HAR methods are mainly tested on simple everyday situations. A new form of data set creation is necessary to develop HAR methods for complex environments such as intralogistics. This contribution proposes a framework to reduce the effort of data acquisition by using cyber-physical twins
Improving Visual Object Detection Using Synthetic Self-Training
Get PDFDie gegenwärtige Praxis des überwachten Lernens erfordert einen umfangreichen Korpus annotierter Trainingsdaten. Die Erstellung großer annotierter Datensätze ist jedoch ein kostspieliges Unterfangen. Darüber hinaus variiert die Verfügbarkeit eines großen annotierten Trainingsdatensatzes über unterschiedliche Anwendungsbereiche. Selbsttraining versucht, diese Probleme zu überwinden, indem eine Kombination aus annotierten Daten und nicht-annotierten Daten verwendet wird, um ein Modell zu trainieren. Selbsttraining bedarf jedoch einer ausreichenden Menge annotierter Trainingsdaten, um ein starkes Lehrermodell zu trainieren. Diese Arbeit stellt das Synthetische Selbst-Training (SST) vor, eine Erweiterung des konventionellen Selbst-Trainings. SST löst zuvor genannte Problem, durch Einbeziehung synthetisch erzeugte Daten in den Trainingsprozess. Diese Arbeit formuliert SST im Bereich der Visuellen Objekterkennung und zeigt empirische dessen Vorteile. Konkret ermöglicht es SST die Erkennungsgenauigkeit logistikspezifischer Objekte im LOCO Benchmark um 12% mAP0.5 zu verbessern.The current era of supervised learning requires a large corpus of application-specific training data with ground-truth annotations. The creation of large annotated datasets however is a costly endeavor. Moreover, the availability of a large annotated set of training data cannot be guaranteed in certain domains. Self-training attempts to overcome these problems by using a set of labeled data and a potentially infinite pool of unlabeled data to train a model in a semi-supervised manner. Self-training however only works if the annotated data is sufficient for training a strong teacher model, which depending on the application domain, is not always available. In this work, we propose and formulate a simple extension to the self-training paradigm and refer to it as Synthetic Self-Training (SST). SST is able to overcome the aforementioned problem by incorporating synthetically generated images into the training process, therefore improving model performance. Specifically, we address the problem of object detection in a logistics environment and are able to improve the state-of-the-art detection performance on the LOCO dataset by 12% mAP0.5
Automated, AI-based Inspection of Drive Wheels on Overhead Hoist Transport Vehicles
Get PDFOverhead Hoist Transportsysteme werden zum Transport von Wafern in 300-mm-Halbleiterfabriken eingesetzt. Diese schienenbasierten Systeme bestehen normalerweise aus Hunderten von Fahrzeugen, um einen schnellen und sicheren Transport von Wafern zwischen Werkzeugen zu gewährleisten. Fehler einzelner Fahrzeuge können zu Schäden an den übergebenen Waren und Produktionsausfällen führen. Um das Ausfallrisiko zu minimieren, ist eine umfassende vorbeugende Wartung der stark beanspruchten Fahrzeugkomponenten erforderlich. Wir haben einen automatischen Inspektionsansatz für die Antriebsräder entwickelt, der den Inspektionsprozess drastisch beschleunigen kann. Aus den erhaltenen Daten haben wir ein deep convolutional-Autoencoder-Netzwerk trainiert, um das Wachstum von Frakturen auf der Oberfläche der Räder vorherzusagen. Mit Hilfe unser Inspektionsansatz kann eine zustandsbasierte prädiktive Wartung der OHT-Fahrzeuge durchgeführt werden. Dieser Ansatz verspricht Kosteneinsparungen gegenüber routinemäßigen oder zeitbasierten Strategien zur präventiven Wartung, da Aufgaben nur dann ausgeführt werden, wenn dies gerechtfertigt ist.Overhead hoist transport systems are used to transport wafers in 300 mm semiconductor factories. These rail-based systems usually consist of hundreds of vehicles to ensure fast and safe transport of wafers between tools. Faults of individual vehicles can cause damage to the transferred goods and production downtimes. To minimize the risk of failure, extensive preventive maintenance of the vehicle\u27s heavily stressed components is required. This includes the chassis and drive wheels. This article describes an automatic inspection approach that can drastically accelerate the inspection process. We have developed an automatic inspection approach for the drive wheels that can drastically speed up the inspection process. From the data obtained, we trained a deep convolutional autoencoder network to predict the growth of fractures on the surface of the wheels. With the help of our inspection approach, it is possible to carry out conditionbased predictive maintenance of the OHT vehicles. This approach promises cost savings compared to routine or time-based strategies for preventive maintenance, as we can carry out maintenance tasks only when they are justified
Analyse und experimentelle Untersuchung eines Handhabungsprozesses in der Pflanzenzucht im Hinblick auf die Anwendbarkeit eines automatisierten Greifsystems
Get PDFDer Einsatz von industriellen Robotern, insbesondere der von kollaborativen Robotern, spielt in der Landwirtschaft noch eine sehr geringe Rolle. Dabei können die sogenannten Cobots einen starken Beitrag zur Effizienzsteigerung leisten. Besonders vielversprechend hat sich hierfür der Prozess des Umtopfens von Jungpflanzen herausgestellt. In diesem Beitrag wird ein Ansatz vorgestellt, wie solch eine Automatisierung aussehen kann. Im Vordergrund der Betrachtung steht eine experimentelle Untersuchung des verwendeten Soft-Gripping-Greifers auf die Eignung für eine pflanzen-schonende Handhabung. Zusätzlich wird eine Einschätzung abgegeben, ob ein wirtschaftlicher Einsatz eines solchen Systems in einem betrachteten Unternehmen möglich ist.The use of industrial robots, especially that of collaborative robots, still plays a very minor role in agriculture. The so-called cobots can make a strong contribution to increasing efficiency. The process of repotting young plants has proven to be particularly promising. Here an approach is presented of what such an automation can look like. The focus here is on an experimental examination of the soft-gripping gripper used for its suitability for handling that is gentle on plants. In addition, an assessment is made as to whether such a system can be used economically in a company under consideration
Designing of Smart Logistics Modules as Cyber-physical systems for Load carriers
Get PDFDie steigende Nachfragen nach individualisierten Fahrzeugen und alternativen Antriebskonzepten stellen die Automobilindustrie vor neue Herausforderungen. Um diese Herausforderungen zu bewältigen und die simultane Produktion verschiedener Varianten und Modelle innerhalb derselben Fabrik zu ermöglichen, haben innovative Produktionssysteme wie beispielsweise die Matrixproduktion und die Fluide Produktion jüngst zunehmend Aufmerksamkeit erhalten. Jedoch ist für die Realisierung dieser alternativen Produktionssysteme, der Einsatz von CPS erforderlich. Durch die Vernetzung verschiedener Produktionsmodule, Fahrerloser Transportsysteme, Smarte Ladungsträger und der Auslastung relevanter Prozessinformationen kann das Ziel einer flexiblen und wandlungsfähigen Produktion erreicht werden. Die vorliegende Veröffentlichung beschreibt die Entwicklung von Smarten Logistikmodulen als CPS für Smarte Ladungsträger.The growing demand for individualized vehicles and alternative power units are challenging the automotive industry. In order to cope with these challenges and realizing the simultaneous production of different variations and models within the same factory, innovative production systems like the Matrix-structured Manufacturing System or Fluid Manufacturing System have received increasing attention. However, the realization of alternative production systems imply the development and the use of cyber-physical systems (CPS). Hence, by networking production modules, autonomous guided vehicles, smart load carriers and utilizing process relevant information, the aim of a flexible and versatile production can be achieved. This paper describes the development process of Smart Logistics Modules as CPS for Smart Load carriers
Seilkraftregelnde Hubwerke: Steigerung der Betriebs- und Lebensdauer von Drahtseilen in Mehrlagenwicklung
Get PDFIn Mobil-, Raupen- und Turmdrehkranen kommen häufig mehrlagig wickelnde Trommelwinden zum Einsatz. Für die eingesetzten Drahtseile geht dies mit einer deutlich geringeren Betriebsdauer einher und führt zu Mehrkosten. Wechselnde Hublasten beim Auf- und Abwickeln der Seiltrommel bilden sich inhomogene Spannungszustände aus, die zu lokalen Spannungsspitzen und Relativbewegungen im Wickelpaket führen. Das in diesem Artikel vorgestellte seilkraftregelnde Hubwerk reduziert die schädigende Wirkung der Mehrlagenwicklung, indem eine zusätzlich in Drehmoment-Drehzahl-Regelung vorgeschaltete Treibscheibe die Hublast von der Seilvorspannkraft im Wickelpaket entkoppelt. Eine Reihe von Dauerspulversuchen zeigt eine durchschnittliche Steigerung der Betriebs- und Lebensdauer um 85% bzw. 39%.Mobile, crawler and tower cranes commonly utilise multi-layer spooling drum winches. This amounts to drastically reduced wire rope service life. During operation, changing loads result in an uneven pressure distribution inside the spooling package. This allows local peaks in pressure and relative movement between rope layers, both of which cause higher wear. In this article, we present a novel tension control hoist that reduces negative influence from multi-layer spooling by eliminating variations in rope tension on the spooling package. An additional traction sheave that runs in conjunction with the drum through a torque-drive-control disconnects the working load from the rope tension on the drum. Spooling experiments show an increase in service life and lifetime of 85% and 39%.
Mobile, crawler and tower cranes commonly utilise multi-layer spooling drum winches. This amounts to drastically reduced wire rope service life. During operation, changing loads result in an uneven pressure distribution inside the spooling package. This allows local peaks in pressure and relative movement between rope layers, both of which cause higher wear. In this article, we present a novel tension control hoist that reduces negative influence from multi-layer spooling by eliminating variations in rope tension on the spooling package. An additional traction sheave that runs in conjunction with the drum through a torque-drive-control disconnects the working load from the rope tension on the drum. Spooling experiments show an increase in service life and lifetime of 85% and 39%