Logistics Journal: Proceedings
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Identifikation von Anforderungen und Potenzialen für neuartige standardisierte Schnittstellen für FTS auf der Basis des VDA 5050-Konzepts
Full text linkDie Implementierung eines fahrerlosen Transportfahrzeugs (FTF) oder fahrerlosen Transportsystems (FTS) ist derzeit herstellerabhängig. Um Unabhängigkeit zu erreichen und Hersteller Lock-In Effekte zu vermeiden, ist es sinnvoll, Standards anzuwenden, um beispielsweise eine heterogene Flotte von FTS zu steuern. Die VDA 5050 ist ein erster Ansatz, dies zu ermöglichen. Weitere Schnittstellen zwischen dem FTS, einer Leitsteuerung und der umgebenden Peripherie sind jedoch nicht berücksichtigt. Der Beitrag erhebt den Bedarf an geeigneten Schnittstellen im FTS-Kontext der Industrie aus Literatur und Praxis. Basierend auf den in der Literatur und in der Praxis identifizierten Lücken wurde ein Workshop mit Vertretern von Softwareanbietern, Hardwareherstellern und Endanwendern durchgeführt, um die Annahmen zu bestätigen und die Meinung der Teilnehmer zu sammeln.The implementation of an automated guided vehicle (AGV) or automated guided vehicle system (AGVS) is currently manufacturer-dependent. In order to achieve independence and prevent a vendor lock-in, it is useful to apply standards to control for example a heterogeneous fleet of AGVs. The VDA 5050 is a first approach to make this possible. However, further interfaces between the AGV, a master control and the surrounding periphery are not considered. The paper gathers the requirements for suitable interfaces in the AGV context of the industry from literature and practice. Based on the gaps identified in the literature and in practice, a workshop was conducted with representatives from software vendors, hardware manufacturers, and end users to confirm the assumptions and to obtain the views of the participants
Auf dem Weg zu einem 6G-gestützten digitalen Kontinuum in der Logistik
Full text linkDie Logistikbranche hat durch die digitale Revolution einen Wandel zu einer dynamischen, datenzentrierten Umgebung erfahren. Es wird erwartet, dass die Weiterentwicklung von 5G zu 6G die Zukunft der Logistikbranche prägen wird, indem sie bahnbrechende technologische Innovationen ermöglicht. 6G bietet ein enormes Potenzial und ebnet den Weg für das "Digitale Kontinuum", ein neues Paradigma in der Logistik. Dieses Konzept zeichnet sich durch fortschrittliche digitale Zwillinge aus, die in einem einheitlichen und anpassungsfähigen datengesteuerten System zusammenarbeiten. Im Rahmen dieser Arbeit wird mithilfe eines logistischen Reallabors untersucht, wie die 6G-Technologie in einem digitalen Kontinuum eingesetzt werden kann. Hierfür geben wir einen Überblick über neuartige 6G-basierte Anwendungen in der Intralogistik, ihre Vorteile sowie Herausforderungen und einen Einblick in ihre technischen Setups.The digital revolution has transformed the logistics industry into a dynamic, data-centric environment. The proliferation of the 5G network towards 6G is expected to shape the future of the logistics field by unleashing disruptive technological innovations. 6G has enormous potential, paving the way for the "Digital Continuum," a new paradigm in logistics. This concept features advanced Digital Twins working together as a unified and adaptable data-driven framework. In this work, we use Logistics Living Labs to investigate how to apply 6G technology to a Digital Continuum space. Therefore, we present an overview of 6G-driven novel applications in the intralogistics domain including their benefits, challenges, and insights into their technical setups
Dezentraler kollaborativer Transport in heterogenen Roboterflotten durch vier Kommunikationsebenen auf Basis der Omni-Kurven-Parameter
Full text linkEine wandlungsfähige Produktion erfordert ein Logistiksystem, das mit unterschiedlichen Ladungen umgehen kann. Kooperativer Transport bietet die Möglichkeit, übergroße Lasten durch eine Gruppe von mobilen Robotern zu transportieren. Dieser Beitrag befasst sich mit der Forschungsfrage, wie die Zusammenarbeit unter Berücksichtigung der einzelnen Roboterkonfigurationen mit Hilfe von Omni-Kurven-Parametern (OKP) vereinheitlicht werden kann. OKP sind für die Steuerung von Robotern mit beliebigen Radkonfigurationen konzipiert und können für die Steuerung von kooperativen Transportgruppen verwendet werden, indem die Gruppe wie ein Fahrzeug mit vielen Rädern betrachtet wird. Der Ansatz wird erfolgreich an zwei flächenbeweglichen Robotern validiert. Die resultierenden Anforderungen an die Kommunikation zwischen den Teilnehmern führen zu einem mehrschichtigen Kommunikationsmodell für heterogene Flotten, da sich die auszutauschenden Daten in ihrem Umfang, ihrer Verfügbarkeit und ihren zeitlichen Anforderungen unterscheiden. Bestehend aus den Ebenen Global, Lokal, Kooperativ und Sicherheit ist dieses Modell ein erster Entwurf für eine standardisierte dezentrale Kommunikation.Changeable production needs an internal logistics system that can cope with changing loads. Cooperative transport offers the possibility of transporting exceedingly large loads with a group of mobile robots. This paper addresses the research question of unifying cooperation considering each robots configuration using Omni-Curve-Parameters (OCP). OCP are designed to control robots with arbitrary wheel configurations and can be used for the control of cooperative transportation groups, by considering the group like a vehicle with many wheels. The approach is successfully validated on two omnidirectional robots. The emerging challenges concerning the communication between the participants lead to a multi-leveled communication model for a heterogeneous fleet, since exchanged data differs in its volume and its availability and time requirements. Consisting of the global, local, cooperative and safety levels, this model is a first draft for standardized decentral communication
Vom Konzept zur Realität: Entwicklung von Gehwegrobotern für die pra-xisnahe Forschung und den Betrieb im öffentlichen Raum
Full text linkMobile Roboter, die sich auf Gehwegen fortbewegen, versprechen die Automatisierung verschiedener Aufgaben des öffentlichen Lebens. Derzeit sind solche Roboter jedoch noch eine relativ neue und selten anzutreffende Technologie, in Deutschland beispielsweise nur im Rahmen einzelner Pilotversuche. Es existieren nur wenige kommerzielle Betreiber und ebenso wenige öffentlich zugänglich dokumentierte Roboterentwicklungen und Testbetriebe durch Forschungseinrichtungen. Dabei ist gerade die Forschung in einem realen Anwendungsfeld für die Entwicklung und Validierung von Systemen und Algorithmen unverzichtbar. In diesem Beitrag stellen wir eine von uns entwickelte Forschungsroboterplattform für den Einsatz auf Gehwegen im öffentlichen Raum vor: Es wurde ein mobiler Roboter am konkreten Beispiel von Lieferrobotern entwickelt, für praktische Forschung in einem realen Einsatzumfeld ausgerüstet und eine Genehmigung für den manuellen und automatisierten Betrieb auf Straßen und Gehwegen in der deutschen Stadt Lauenburg/Elbe erhalten. Dieser Beitrag stellt den Entwicklungsprozess in Anlehnung an gängige technische Standards aus dem Automobilbereich dar, beschreibt die identifizierten Anforderungen an die Roboter, das abgeleitetes Roboterkonzept und schließlich dessen Umsetzung in Form eines genehmigten prototypischen Lieferroboters. Insbesondere diskutieren wir verbleibende Einschränkungen und stellen umfangreich gewonnene Erkenntnisse dar. Damit stellen wir nicht nur umfassend dar, welche Anforderungen aktuell an solche Roboter gestellt werden und wie diese umgesetzt lassen, sondern unterstützen auch die weitere Forschung auf diesem relevanten Gebiet.Mobile robots operating on sidewalks promise to automate various tasks of public life. At present, however, such robots are still a relatively new and rarely encountered technology. In Germany, these robots are operated in the context of isolated pilot tests. There are only a few commercial operators and just as few publicly accessible documented robot developments and test operations by research institutions. Yet it is research in a real-world setting that is essential for the development and validation of systems and algorithms. In this contribution, we present a research robot platform for use on sidewalks in public space: Using delivery robots as a practical example, a mobile robot was developed, equipped for real-world research, and approved for manual and automated deployment on streets and sidewalks in the German city of Lauenburg/Elbe. This paper presents the development process adapted from common automotive technical standards, describes the identified requirements for the robot, the derived robot concept, and finally its implementation in an approved prototype delivery robot. In particular, we discuss remaining limitations and present extensive lessons learned. In this way, we not only comprehensively present the current requirements for such robots and how to implemented them, but also support further research in this relevant field
Vergleich von kontinuierlichen Single-Agent Reinforcement Learning-Steuerungen in einer simulierten Logistikumgebung mit NVIDIA Omniverse
No full textMit dem Übergang zur Logistik 4.0 hat der zunehmende Bedarf an autonomen mobilen Robotern (AMR) in der Logistik die Komplexität der Flottensteuerung in dynamischen Umgebungen erhöht. Reinforcement Learning (RL), insbesondere dezentrale RL-Algorithmen, haben sich aufgrund ihrer Fähigkeit, in unsicheren Umgebungen zu lernen, als potenzielle Lösung erwiesen. Während sich diskrete RL-Strukturen bewährt haben, bleibt ihre Anpassungsfähigkeit in der Logistik aufgrund ihrer inhärenten Einschränkungen fraglich. In diesem Beitrag wird eine vergleichende Analyse kontinuierlicher RL-Algorithmen - Advantage Actor-Critic (A2C), Deep Deterministic Policy Gradient (DDPG) und Proximal Policy Optimization (PPO) - im Kontext der Steuerung eines Turtlebot3 in einem Lagerszenario vorgestellt. Unsere Ergebnisse zeigen A2C als Spitzenreiter in Bezug auf Erfolgsrate und Trainingszeit, während DDPG bei der Minimierung der Episodenlänge punktet und PPO lediglich mit einer geringen Trainingsdauer aufwarten kann. Diese Studie unterstreicht das Potenzial von kontinuierlichen RL-Algorithmen, insbesondere A2C, für die Zukunft des AMR-Flottenmanagements in der Logistik, wobei gerade im Bereich des Finetunings der Algorithmen noch viel Arbeit zu tun ist.With the transition to Logistics 4.0, the increasing demand for autonomous mobile robots (AMR) in logistics has amplified the complexity of fleet control in dynamic environments. Reinforcement learning (RL), particularly decentralized RL algorithms, has emerged as a potential solution given its ability to learn in uncertain terrains. While discrete RL structures have shown merit, their adaptability in logistics remains questionable due to their inherent limitations. This paper presents a comparative analysis of continuous RL algorithms - Advantage Actor-Critic (A2C), Deep Deterministic Policy Gradient (DDPG), and Proximal Policy Optimization (PPO) - in the context of controlling a Turtlebot3 within a warehouse scenario. Our findings reveal A2C as the frontrunner in terms of success rate and training time, while DDPG excels step minimization while PPO distinguishes itself primarily through its relatively short training duration. This study underscores the potential of continuous RL algorithms, especially A2C, in the future of AMR fleet management in logistics. Significant work remains to be done, particularly in the area of algorithmic fine-tuning
Anforderungen an die Tourenplanung in Matrixproduktionssystemen
Full text linkFlexible Produktionssysteme wie die Matrixproduktion ermöglichen es Unternehmen, vom Markt nachgefragte kundenindividuelle Produkte herzustellen. Um den hohen Anforderungen dieser Systeme an die Materialbereitstellung gerecht zu werden, ist eine leistungsfähige Produktionsversorgung erforderlich. Dies kann z. B. durch autonome mobile Roboter erfolgen, insbesondere, wenn diese mehrere Ladeeinheiten parallel transportieren können. Dadurch, dass die einzelnen Module einer Matrixproduktion gleichzeitig Quellen und Senken für Transportaufträge darstellen, muss in der Tourenplanung der Transportressourcen das in der Intralogistik bislang kaum aufgetretene Pickup and Delivery Problem (PDP) gelöst werden. Dieser Beitrag stellt eine Formulierung des PDP unter Berücksichtigung der Anforderungen der Matrixproduktion vor, auf deren Basis effiziente Steuerungsstrategien entwickelt werden können.Flexible manufacturing systems like Matrix Production Systems are enabling companies to manufacture mass customized products demanded by customers. Consequently, they require a highly productive and flexible transport system, as products do not follow a fixed route through production. Autonomous Mobile Robots, being able to navigate freely within the shop floor, present a promising technical solution meeting these requirements. This is especially true, if they are able to transport multiple loads at once. However, the fact that every process module is simultaneously a source and a sink of transport demands introduces a variant of the Vehicle Routing Problem that has not yet appeared in intralogistics, called Pickup and Delivery Problem (PDP). This contribution investigates how to adapt the PDP to represent the particular requirements of intralogistics, forming the foundation for developing efficient control strategies
RCS/RS with one robot - analytical throughput investigation
No full textRCS/R-Systeme werden nicht zuletzt aufgrund der stetig wachsenden Herausforderungen der Logistik hinsichtlich der Lieferengpässe, des Fachkräftemangels und der voranschreitenden Digitalisierung kontinuierlich mehr. Dennoch gibt es kaum Aussagen zu deren Durchsatz. Das vorliegende Paper präsentiert einen analytischen Berechnungsansatz zur Abschätzung des Durchsatzes von derartigen Lagersystemen mit einem Roboter am Raster. Dabei handelt es sich um ein Spielzeitmodell mit einer gleichverteilten Zugriffsstruktur. Der analytische Ansatz wird mit Hilfe einer diskreten Ereignissimulation validiert. Die Eingangsparameter stammen von europäischen RCS/RS-Herstellern. Der vorgestellte Ansatz ist ein einfacher und mit Standardberechnungsprogrammen rasch lösbar.RCS/R systems are constantly increasing, not least because of the ever-growing challenges in logistics with regard to supply bottlenecks, the shortage of workers and advancing digitization. Nevertheless, there are hardly any statements about their throughput. This study presents an analytical calculation approach to estimate the throughput of such storage systems with one robot operating on the grid. Therefore, a cycle time model with evenly distributed access structures is developed. The analytical approach is validated using a discrete event simulation and their results are compared. The input parameters originate from a European materials handling provider. The approach presented is simple and can be solved quickly by using standard calculation programs
Erkundung der Re-Identifizierung Industrieller Entitäten mittels Autonomer Fahrerloser Fahrzeuge
Full text linkDiese Studie befasst sich mit der Re-identifikation industrieller Entitäten mit Hilfe von AGVs. Der Schwerpunkt dieser Veröffentlichung liegt auf der Detektion und Identifikation von Euro-Paletten in Lagerumgebungen. Durch die Implementierung solcher Systeme sowohl für bodengebundene als auch für flugfähige AGVs wird die Praktikabilität der Detektion und Identifizierung von Europaletten in Echtzeit untersucht. Die vorläufigen Ergebnisse dieser Studie zeigen das Potenzial eines solchen mobilen, dynamischen Re-identifikationssystems, das die Lagerprozesse der Zukunft unterstützen kännte. Aktuelle Einschränkungen, wie die Zuverlässigkeit des Systems und die genutzten Datenübertragungsprotokolle, werden ebenfalls erforscht und diskutiert.This study explores the re-identification of industrial entities utilizing automated guided vehicles (AGVs). In particular, the focus of this publication rests on the detection and identification of Euro-pallets in warehousing environments. By implementing such systems for both ground-bound and aerial AGVs, the research analyzes the feasibility of real-time detection and identification of Euro-pallets. The preliminary findings of this study highlight the potential of such mobile, dynamic re-identification system, which may enhance warehousing processes in the future. Current limitations, such as system reliability and transmission protocols, are explored and discussed as well
Analysis of the efficiency losses of drive systems in continuous conveyors with circulating traction mechanisms
Full text linkIm Betrag wird zunächst auf die Bedeutung der Reibung in Zahnriemenförderanlagen eingegangen. Um einen möglichst geringen und nahezu konstanten Bewegungswiderstand zu realisieren, wird ein Ansatz vorgestellt, der im Wesentlichen auf der Ablösung der üblichen Gleit- durch Wälzreibung beruht. Im Anschluss wird durch Versuche der Unterschied der beiden Abstützungsvarianten sowie unterschiedlicher Antriebssysteme dargestellt. Die Entwicklung eines Berechnungsmodels erlaubt anschließend die Betrachtung der einzelnen Verlustanteile des Versuchsförderers und somit die Beurteilung der Antriebs- und Abstützungs-varianten.In this article, the importance of friction in toothed belt conveyors is discussed. In order to realize the lowest possible and almost constant motion resistance, an approach is presented that is essentially based on replacing the usual sliding friction with rolling friction. Subsequently, the difference between the two support variants and different drive systems is illustrated by means of experiments. The development of a calculation model then allows the consideration of the individual loss components of the test conveyor and thus the evaluation of the drive and support variants
Simulation of linear vibratory conveyors with the MKS principle
Full text linkAufgrund der sensiblen und anspruchsvollen Dynamik an Vibrationsförderern stellt deren Entwicklung und Inbetriebnahme auch heutzutage immer noch eine besondere Herausforderung dar. Dieser Beitrag widmet sich als Überblick der Berechnung der Schwingungsbewegung von Vibrationsförderern mittels der MKS Software SimulationX als potentielle Entwicklungshilfe. Der modulare Aufbau der Simulationen ermöglicht die Betrachtung unterschiedlicher Schwingsysteme sowie die Modellierung der typischen drei Antriebsarten der Vibrationsfördertechnik. Abschließend werden einige Anwendungsszenarien andiskutiert.Due to the sensitive and demanding dynamics of vibratory conveyors, their development and commissioning still represents a particular challenge today. This article provides an overview of the calculation of the vibrational movement of vibratory conveyors using the MKS software SimulationX as a potential development aid. The modular structure of the simulations enables the consideration of different vibrating systems as well as the modeling of the three typical drive types of the vibration conveyor technology. Finally, some application scenarios are discussed