Logistics Journal: Proceedings
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Development of an automated and intelligently networked disassembly based on the example of circular smart meters
Full text linkIn Deutschland werden aufgrund der Mess- und Eichverordnung ca. 48 Millionen installierte Wasserzähler alle sechs Jahre ausgetauscht. Dies führt zu ökologischen und ökonomischen Herausforderungen und bringt einen erheblichen Rohstoffverbrauch mit sich. Aus wirtschaftlichen Beweggründen verwenden die meisten Hersteller daher mittlerweile Hydraulikgehäuse aus Kunststoff.
Da die mechanische Lebensdauer der Geräte weitaus höher ist als die gesetzliche Eichfrist, empfiehlt es sich, zur Schonung von Ressourcen, wiederverwendbare Materialien (z. B. Messing) zu verwenden. Zur Schließung des Kreislaufs im Sinne der Circular Economy (CE) bietet sich eine technische Aufbereitung (Remanufacturing) an. Dies wird jedoch durch aktuelle Produktarchitekturen und manuelle Demontageprozesse in der technischen Umsetzung gehemmt. Dieser Beitrag stellt einen Forschungsansatz zur Entwicklung einer automatisierten und intelligent vernetzten Demontage von Wasserzählern vor. Aufbauend auf dem 9R-Framework nach Potting wird ein Mixed-Methods-Ansatz verfolgt, der Literaturrecherche, Prozessmodellierung und die Evaluierung in einem industriellen Anwendungsfall kombiniert. Ein konzeptioneller Digitaler Zwilling dient der Optimierung des Demontageprozesses, einschließlich Sortierung, Zustandsbewertung, automatisierter Demontage, Reinigung und Komponentenaufbereitung. Erwartete Ergebnisse sind technische und gestalterische Leitlinien für zukünftige, demontagefähige Wasserzähler, die eine wirtschaftliche Kreislaufführung ermöglichen und zu den Nachhaltigkeitszielen der EU im Rahmen des Green Deal und der Ökodesign-Verordnung beitragen.In Germany, approximately 48 million installed water meters are replaced every six years due to the Measurement and Certification Ordinance. This leads to ecological and economic challenges and results in considerable consumption of raw materials. For economic reasons, most manufacturers now use plastic hydraulic housings.
However, to conserve resources, it is advisable to use sustainable materials (e.g. brass). In addition, the mechanical service life of the devices is much longer than the calibration period, so technical remanufacturing is a good way to close the loop in terms of the circular economy (CE). Nevertheless, this is hampered by current product architectures and manual disassembly processes in large-scale implementation. This article presents a research approach for the development of automated and intelligently networked disassembly of water meters. Based on Potting\u27s 9R framework, a mixed-methods approach is pursued which combines literature research, process modeling, and evaluation in an industrial use case. A conceptual digital twin is used to optimize the disassembly process, including sorting, condition assessment, automated disassembly, cleaning, and component remanufacturing. The expected results are technical and design guidelines for future, disassemblable water meters which enable economic recycling and contribute to the EU\u27s sustainability goals under the Green Deal and the Ecodesign Regulation
Optimizing Picking Strategies in Luxury E-Commerce Logistics: A Simulation-Based Approach
Full text linkDie Optimierung der Auftragsabwicklung ist für Logistikzentren von entscheidender Bedeutung, insbesondere im E-Commerce mit Luxusmode, wo dynamische Bedingungen und strenge Kundenerwartungen hinsichtlich Geschwindigkeit, Genauigkeit und Service die Komplexität erheblich erhöhen. Diese Studie wendet einen dreiphasigen simulationsbasierten Ansatz an: Zunächst wird das bestehende System analysiert und modelliert, anschließend werden optimierte Kommissionierungsstrategien unter Verwendung heuristischer Methoden implementiert und schließlich werden deren Auswirkungen durch eine diskrete Ereignissimulation bewertet. Die Ergebnisse zeigen messbare Verbesserungen: Die Produktivität steigt um bis zu 4%, das Servicelevel verbessert sich um 2%. Damit wird deutlich, welchen Beitrag simulationsbasierte Ansätze zur Optimierung von Prozessen in der Luxusmode-Logistik leisten.Optimizing order fulfillment is crucial for logistics centers, especially in e-commerce with luxury fashion, where dynamic conditions and strict customer expectations regarding speed, accuracy, and service significantly increase complexity. This study applies a three-phase simulation-based approach: First, the existing system is analyzed and modeled, then optimized picking strategies are implemented using heuristic methods, and finally their impact is evaluated through discrete event simulation. The results show measurable improvements with a productivity increase of up to 4% and a 2% improvement in service levels, highlighting the value of simulation-based optimization for increasing efficiency and service quality in luxury fashion logistics
Development of a methodology for the systematic description of automatic storage systems
No full textDie Planung von automatischen Lagersystemen basiert bislang häufig auf empirischen Herstellerdaten oder aufwendigen Simulationen. Analytische Ansätze, insbesondere standardisierte Methoden, existieren nur vereinzelt und sind meist auf spezifische Systeme beschränkt. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer systematischen Beschreibungsmethodik zur Modellierung automatischer Lagersysteme. Die Grundlage bildet die funktionale Unterteilung in die Bereiche Lagerung, Transport und Übergabe, die jeweils durch klar definierte Module abgebildet werden. Die Entkopplung dieser Funktionen ermöglicht eine strukturierte und zugleich technologie- sowie layoutunabhängige Systembeschreibung. Ergänzt wird diese durch Koppelungsbedingungen in Form von Regelwerken und Layoutvorgaben, die eine flexible Modellierung für unterschiedlichste Systeme erlauben. Die Anwendbarkeit der Methodik wird am Beispiel des Gebhardt Instapick-Systems demonstriert. Dabei wird gezeigt, wie qualitative und quantitative Eigenschaften sowie Systemzustände in eine konsistente Beschreibung überführt werden können. Auf dieser Grundlage lassen sich erste Erkenntnisse für die automatisierte Berechnung von Spielzeiten ableiten und ein Beitrag zur Entwicklung analytischer Planungsinstrumente leisten.The planning of automated storage systems has so far been largely based on empirical manufacturer data or complex simulations. Analytical approaches, particularly standardized methods, exist only in isolated cases and are usually limited to specific systems. This work develops a systematic description methodology for modeling automated storage systems. The foundation is the functional subdivision into the areas of storage, transport, and transfer, each represented by clearly defined modules. The decoupling of these functions enables not only a structured but also technology- and layout-independent system description. This is supplemented by coupling conditions in the form of rule sets and layout specifications, which allow flexible modeling for a wide variety of systems. The applicability of the methodology is demonstrated using the Gebhardt Instapick system. It is shown how qualitative and quantitative properties as well as system states can be transformed into a consistent description. Based on this, initial insights can be derived for the automated calculation of cycle times, contributing to the development of analytical planning tools
Parametrization of a Simulation Model for Flexible Small Consignments Using Parallel Bayesian Optimization
Full text linkSteigende Sendungszahlen in der Kurier-, Express- und Paket (KEP) Branche und ein Wandel im Sendungsspektrum von quaderförmigen Kartonagen hin zu forminstabilen Kleinsendungen stellen Hersteller und Betreiber von Sortieranlagen vor große Herausforderungen. Bestehende Anlagen werden den aktuellen Anforderungen häufig nicht mehr gerecht. Während der Einsatz von Physiksimulationen zur Entwicklung neuer Anlagen heute bereits gängige Praxis ist, sind diese für die Modellierung forminstabiler Kleinsendungen ungeeignet. Kürzlich wurde ein neuartiger Simulationsansatz für forminstabile Kleinsendungen entwickelt. Die vorliegende Arbeit erweitert diesen Ansatz durch Parametrierung der Simulationsparameter und Validierung der Simulationsergebnisse. Zunächst wurden die Bewegungstrajektorien und Durchlaufzeiten von vier verschiedenen Kleinsendungstypen auf drei Versuchsständen mit verschiedenen Fördertechnik-Modulen, wie Gurt- und Röllchenförderern bei unterschiedlichen Fördergeschwindigkeiten ermittelt. Anschließend wurde ein Simulationsmodell für einen der Versuchsstände erstellt und bestehende Modelle für zwei Sendungstypen integriert. Durch eine umfassende Parameteruntersuchung wurdend die Parameter mit dem größten Einfluss auf die Simulationsergebnisse identifiziert. Mittels paralleler Bayes\u27scher Optimierung wurden die optimalen Parameterwerte, bei denen die Unterschiede zwischen den simulierten und den realen Bewegungstrajektorien minimiert werden, ermittelt. Abschließend wurden die Simulationsmodelle anhand zusätzlicher unabhängiger Realversuche validiert. Dabei lagen die Simulationsergebnisse deutlich innerhalb der Schwankungsbreite dieser Versuche.The increasing volume of shipments in the courier, express, and parcel (CEP) sector and the transition from traditional rectangular cardboards to small consignments with flexible packaging pose challenges for manufacturers and operators of sorting technology. Existing sorting systems often fail to meet the requirements of these changes. While physics simulations are commonly used to develop new sorting systems, they are inadequate for modeling flexible consignments. A novel simulation approach for small consignments with flexible packaging was developed recently. Our study builds on that approach by parametrizing and validating the simulation. Initially, we analyzed the movement and transit times of four different types of small consignments on three test rigs with various conveying technologies, such as belt and roller conveyors, operated at different speeds. We then created a simulation model for one of the test rigs and incorporated existing models for two consignment types. We identified the most influential parameters on the simulation results through exhaustive parameter screening. Using Bayesian optimization with batch evaluations, we determined the optimal parameter values to minimize discrepancies between the simulated and real-world movement trajectories. Finally, we validated the simulation models against additional independent real-world experiments, finding that the simulation results fell well within the range of variation observed in these experiments
Variational Approach to Trajectory Optimization w. r. t. Energy Recuperation for Stacker Cranes
Full text linkZur optimalen Bahnplanung von Regalbediengeräten wird ein zeit-kontinuierliches Modell auf Basis eines Variationsansatzes entwickelt. Das Ziel besteht in der Maximierung der Energierekuperation zwischen den beiden Antrieben des Gerätes. Neben einem Vergleich zu einem zeit-diskreten Ansatz werden für ein Beispiel Energiesparpotentiale, aber auch technisch nachteilige Trajektorien aufgezeigt.For optimal motion planning of stacker cranes, a time-continuous model based on a variational approach is presented. The objective is to maximize energy recu-peration between the two drives of a stacker crane. In addition to a comparison with a time-discrete ap-proach, the energy saving potential as well as techni-cally adverse trajectories are identified for a concrete example
Introducing "autoCARGO" – A Fully Autonomous Robot- Assisted Vehicle for Last-Mile Parcel Delivery
Full text linkDie Zukunft der urbanen Logistik, insbesondere auf der "letzten Meile", wird durch Fortschritte im autonomen Fahren und in der Robotik revolutioniert. In dieser Arbeit wird "autoCARGO" vorgestellt, ein autonomes Elektrofahrzeug, das im Rahmen des "UNICARagil-Projekts" für effiziente Paketzustellung und -abholung in städtischen Gebieten entwickelt und gebaut wurde. Das Fahrzeug integriert einen Roboterarm, fortschrittliche Kamerasysteme und eine cloudbasierte Kommunikation, um Pakete autonom zu handhaben. Diese Arbeit beschreibt die Hardware- und Softwarekomponenten und hebt die erfolgreiche Demonstration eines vollautomatisierten Paketzustellsystems hervor. "autoCARGO" zeigt das Potenzial autonomer Fahrzeuge in der urbanen Logistik und bietet eine skalierbare und effiziente Lösung für die Zukunft der Paketzustellung.The future of urban logistics, particularly in last-mile delivery, is set to transform through advancements in autonomous driving and robotics. This paper introduces autoCARGO, an autonomous electric vehicle developed within the UNICARagil project for efficient parcel delivery and pickup in urban areas. The vehicle integrates a robotic arm, advanced vision systems, and cloudbased communication to handle parcels autonomously. The paper details the hardware and software components, highlighting the successful demonstration of a fully automated parcel delivery system. autoCARGO exemplifies the potential of autonomous vehicles in urban logistics, offering a scalable and efficient solution for the future of parcel delivery
Development of a powder feeder for transporting metal powder in zero gravity
Full text linkIm vorliegenden Paper wird für den LP-DED Prozess die Entwicklung eines Pulverförderers für den Einsatz in Mikrogravitation vorgestellt. Die Anforderungen ergeben sich aus dem vorgestellten Experimentaufbau, der Versuchsdurchführung im Einstein-Elevator sowie aus der Analyse eines klassischen Pulverförderers. Darauf aufbauend sind mögliche Förderprinzipien mit Hilfe der Diskrete Elemente Methode untersucht und mögliche Konstruktionen abgeleitet. Abschließend wird eine prototypische Umsetzung vorgestellt.This paper presents the development of a powder feeder for use in microgravity for the LP-DED process. The requirements result from the presented experimental setup, the experiment execution at the Einstein-Elevator as well as from the analysis of a classical powder feeder. Based on this, possible conveying principles are examined using the Discrete Element Method and possible designs are derived. Finally, a prototype implementation is presented
Development of a systematics for throughput calculation of automatic storage systems
Full text linkLagersysteme spielen eine wesentliche Rolle in der Intralogistik, wobei es eine Vielzahl unterschiedlicher Lösungen gibt. Die Erstellung von Spielzeitmodellen zur Durchsatzberechnung in der Planungsphase eines Lagersystems ist ein wichtiger Bestandteil der wissenschaftlichen Betrachtung solcher Systeme und soll mit Hilfe der in diesem Paper vorgestellten Systematik beschleunigt werden. Diese Systematik soll eine Beschreibung der Grundstruktur und -funktion jedes Lagersystems ermöglichen und dient in weiterer Folge der automatisierten Erstellung von Spielzeitmodellen.Storage systems play an essential role in intralogistics, whereby there are many different solutions. The creation of cycle time models for throughput calculation in the planning phase of a storage system is an important part of the scientific consideration of such systems and is intended to be accelerated with the help of the systematics presented in this paper. This systematics should enable a description of the basic structure and function of each storage system and will subsequently be used for the au-tomated creation of cycle time models
Modeling of material conveyance on vibratory brush conveyors
Full text linkVibrationsflächenförderer transportieren Material durch die periodische Schwingungsanregung einer elastischen Förderoberfläche. Sie bieten prinzipbedingt höhere Effizienz und Flexibilität bei der Teileförderung. Die Vorausberechnung der erzielbaren Fördergeschwindigkeit ist jedoch bisher nicht möglich. Dieser Beitrag stellt ein Minimalmodell zur Beschreibung der Materialbewegung auf Vibrationsflächenförderern vor, welches basierend auf vorherigen Messergebnissen an die realen Bewegungsabläufe angenähert wird. Das resultierende Modell ermöglich die für die Praxis hinreichend genaue Vorhersage der erzielbaren Fördergeschwindigkeit.Vibratory brush conveyors transfer material using a periodically excited, elastic conveying surface. By virtue of their operating principle, they offer greater efficiency and flexibility in parts conveying. However, predicting the achievable conveying speed is presently unknown. This article proposes a basic model to describe the material conveyance on vibratory brush conveyors, and approximates it to the actual motion based on previous measurements. The resulting model enables a sufficient prediction of the achievable conveying speed for practical applications
Design and implementation of a decentralised logistics and production control system for multi-variant production environments with small batch sizes
No full textDieser Beitrag erläutert den bestehenden Ansatz einer dezentralen Produktionsregelung nach dem Pull-Prinzip und zeigt auf, wie sie durch die Einbeziehung der Logistiksysteme zur Logistik- und Produktionsregelung erweitert und optimiert werden kann. Hierzu wird eine logistische Bewertung konzipiert und integriert. Die Produktionsregelung wird in einem Modell einer realen variantenreichen Produktion mit kleinen Losgrößen implementiert, angepasst und getestet.This article explains the existing approach of decentralised production control based on the pull principle and shows how it can be expanded and optimised by integrating logistics systems for logistics and production control. A logistical evaluation is designed and integrated for this purpose. The production control is implemented, adapted and tested in a model of a real multi-variant production with small batch sizes