Logistics Journal: Proceedings
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Konsistenzmanagement zum optimierten Data Management als Basis zur Anwendung von Data Science im Produktlebenszyklus von Materialflusssystemen
Full text linkDaten- und Konsistenzmanagement unterstützt dabei, den Produktlebenszyklus von Materialflusssystemen effizienter zu gestalten und Fehler zu vermeiden. Die Übertragung dieser Methode von der Softwareentwicklung auf Materialflusssysteme bietet zusätzlich auch das Potential, im laufenden Betrieb Prozessoptimierungen mit Methoden der Data Science zu befähigen. Dafür bedarf es verschiedener Arbeitsschritte wie der Modellierung organisatorischer Zusammenhänge im Projekt und inhaltlicher Abhängigkeiten involvierter Modelle sowie eines Reifegradmodells für entstehende Daten. In diesem Beitrag wird dargestellt, wie durch diese Arbeitsschritte ein durchgängiger Informationsfluss entlang aller Phasen des Produktlebenszyklus realisiert werden kann.Data and consistency management helps to make the product lifecycle of material flow systems more efficient and less error-prone. Additionally, the transfer of this method from software development to material flow systems also yields the potential for process optimizations within the running system by using data science methods. This requires various preliminary work such as modelling organizational relations within the project, and context-wise dependencies of involved models, as well as a maturity model for generated data. This paper illustrates how, using this preliminary work, a continuous information flow along all phases of the product life cycle can be achieved
Additive Manufacturing and Vulcanization of Natural and Synthetic Rubbers
Full text linkDie additive Fertigung von Thermoplasten und Metallen ist ein nachhaltiges und in der Industrie zur schnellen Herstellung von individuellen technischen Bauteilen bewährtes Verfahren. Lange Zeit war diese Technologie für die Werkstoffgruppe der Elastomere nicht oder nur eingeschränkt in Form von Thermoplastischen Elastomeren oder Silikonkautschuken zugänglich. Durch die Entwicklung des Additive Manufacturing of Elastomers (AME)-Verfahrens ist nun auch die additive Fertigung von hochviskosen Kautschuken möglich. Besonders in der technischen Logistik können zukünftig additiv gefertigte Kautschukbauteile Einsatz finden. Einerseits ist die Bereitstellung von Ersatzteilen wie Dichtungs- und Dämpferelementen möglich, aber auch die Fertigung individueller Geometrien für Greifer in der Handhabungstechnik. Zur additiven Fertigung von Kautschuk wurde ein industrieller 3D-Drucker um einen Zweischneckenextruder erweitert, der Kautschukfilament verarbeiten und ähnlich zum thermoplastischen Fused Filament Fabrication (FFF)-Verfahren strangförmig auf eine Druckplatte auftragen kann. Der Einsatz eines Schneckenextruders ist notwendig, da die Viskosität des Kautschuks nicht ausreichend durch Erwärmung abnimmt und somit eine Führung des Filaments durch konventionelle Druckköpfe für thermoplastische Filamente nicht möglich ist. Das AME-Verfahren ist ein zweistufiges Fertigungsverfahren. Zuerst werden die Bauteile additiv gefertigt, anschließend folgt die Vulkanisation in einem Hochdruckautoklav oder Wärmeschrank. Hierbei ist besonders die Einzelteilfertigung eine Herausforderung, da die Vulkanisationszeit abhängig von der Kautschukmischung und der Bauteilgeometrie ist. Um keinen Ausschuss zu produzieren ist es daher notwendig die optimale Vulkanisationszeit vor der Vulkanisation zu kennen. Hierfür wurde eine Simulation, die den Vernetzungsgrad im Bauteil in Abhängigkeit von der Vulkanisationstemperatur und -zeit ausgibt, entwickelt und validiert.Additive manufacturing of thermoplastics and metals is a sustainable and established process in industry for the rapid production of individual technical components. For a long time, this technology was not accessible for the group of elastomers, or only to a limited extent in the form of thermoplastic elastomers or silicone rubbers. The development of the Additive Manufacturing of Elastomers (AME)-process has enabled the additive manufacturing of high viscosity rubbers. In future, additively manufactured rubber components may be used in technical logistics in particular. On the one hand, the supply of spare parts such as sealing and damping elements is possible, and on the other hand, the production of individual geometries for grippers in handling technology. For the additive manufacturing of rubber, an industrial 3D-printer was modified by a twin screw extruder, which can process rubber filament and deposit it on a printing plate in strand form, similar to the thermoplastic Fused Filament Fabrication (FFF)-process. The use of a screw extruder is necessary because the viscosity of the rubber does not decrease sufficiently with heating, making it impossible to guide the filament through conventional print heads for thermoplastic filaments. The AME-process is a two-step manufacturing process. First, the components are additively manufactured, followed by vulcanization in a high-pressure autoclave or heating oven. Single-part production is a particular challenge in this case, as the vulcanization time depends on the rubber compound and the component geometry. In order to avoid waste, it is therefore necessary to know the optimum vulcanization time before vulcanization. For this purpose, a simulation was developed and validated that outputs the degree of crosslinking in the component as a function of the vulcanization temperature and time
Ein Kennzahlensystem zur systematischen Bewertung von Simulationsergebnissen als Grundlage zur energieeffizienten Industrieclusteroptimierung
Full text linkAktuelle Krisen wie weltweit gestörte Lieferketten, steigende Energiepreise und nicht zuletzt der Klimawandel führen einmal mehr vor Augen, wie wichtig der effiziente Umgang mit Ressourcen und insbesondere mit Energie ist. Industrielle Symbiose (IS) verfolgt das Ziel, mithilfe energetisch-stofflicher Austauschbeziehungen innerhalb von Eco-Industrial Parks (EIP) die Ressourceneffizienz zu erhöhen und somit einen wichtigen Beitrag zur Minderung der eingangs genannten Probleme beizusteuern. In der Literatur gibt es eine Vielzahl von Ansätzen, mit denen IS-Maßnahmen untersucht und optimiert werden. Diese unterscheiden sich stark hinsichtlich ihres Betrachtungsumfangs und des Detaillierungsgrades, mit dem die einzelnen Prozesse analysiert und geplant werden. Aufgrund der Komplexität der Zusammenhänge innerhalb eines EIP sind Simulationen hilfreich. Diese sind jedoch meist speziell auf einen konkreten EIP zugeschnitten und lassen sich nicht ohne Weiteres auf andere EIPs anwenden. Im Rahmen aufeinanderfolgender EIP-Projekte an der TU Dresden werden deshalb Simulationsmodelle sowie eine automatisierte Optimierung der Austauschbeziehungen für die Anwendung auf unterschiedliche EIPs entwickelt. Für die Optimierung ist die Bewertung der Simulationsergebnisse unerlässlich. Aus diesem Grund wird in diesem Beitrag eine Methode zu systematischen Bewertung von Simulationsläufen möglicher Konstellationen an Symbiosen vorgestellt. Hierbei werden auch unterschiedliche Betrachtungsschwerpunkte durch eine Gewichtung der Bewertungsparameter berücksichtigt.Current crises such as globally disrupted supply chains, rising energy prices and, of course, climate change demonstrate once again how important it is to use resources, and energy in particular, efficiently. Industrial symbiosis (IS) aims at increasing resource efficiency by means of energy-material exchange relationships within Eco-Industrial Parks (EIP) and thus contributes to the reduction of the problems mentioned above. In the literature, there is a variety of approaches to investigate and optimize IS measures. These differ significantly in terms of their scope of consideration and the level of detail with which the individual processes are analyzed or planned. Due to the complexity of the interrelationships within an EIP, simulations are helpful. However, these are usually designed for a specific EIP and cannot be applied to other EIPs without further effort. In the context of successive EIP projects at the TU Dresden, simulation models and an automated optimization of the exchange relationships are therefore being developed for application to different EIPs. The evaluation of simulation results is essential for optimization. For this reason, this paper presents a method for the systematic evaluation of simulation runs of possible constellations of symbioses. In this context, different focus areas are also taken into consideration by weighting the evaluation parameters
Zuverlässiges automatisiertes Greifen in der Kommissionierung ohne aufwändige Datenbasis
Full text linkBei der Automatisierung von Handhabungsprozessen ist für eine zuverlässige, zerstörungsfreie Handhabung entscheidend, welche Eigenschaften, wie Masse, Oberfläche, Gestalt, Empfindlichkeit und Formstabilität die handzuhabenden Objekte aufweisen. Im Gegensatz zu oftmals einheitlichen Objekten in industriellen Produktionsketten, müssen die genannten Produkteigenschaften im Handelsumfeld, insbesondere bei der Kommissionierung eines vielseitigen Produktspektrums, erfasst, gespeichert und beim individuellen Greifprozess berücksichtigt werden. Für das zuverlässige Greifen mit herkömmlichen Greifern ist daher eine große Datenbasis zu erstellen und permanent zu aktualisieren. Dies mit einem hohen Aufwand verbunden. In diesem Beitrag wird daher der Frage nachgegangen, ob es durch eine geschickte konstruktive Auslegung eines Greifers gelingt, ohne eine aufwändige Datenbasis ein zuverlässiges Greifen eines heterogenen Sortiments zu ermöglichen.In the automation of handling processes the properties of the objects to be handled, such as mass, surface, shape, sensitivity and dimensional stability, are decisive for reliable, non-destructive handling. In contrast to objects that are often uniform in industrial production chains, these properties must be recorded, stored and taken into account in the individual gripping process in retail, especially when picking a diverse range of products. For reliable gripping with conventional grippers, a large database must therefore be created and permanently updated. This is associated with a high effort. This paper therefore addresses the question of whether it is possible to reliably grip a heterogeneous assortment without a complex database by cleverly designing a gripper
Simulation des Grenzdurchsatzes von Autostore-Systemen
No full textAutostore-Lagersysteme (RCS/RS) sind vollautomatische Behälter-Kleinteilelager, die durch Roboter von oben bedient werden. Diese lagern Kunststoffbehälter gestapelt übereinander, wodurch innerhalb des Stapels die Lagerstrategie ‚Last-In-First-Out‘ Anwendung findet. Werden weiter unten befindliche Behälter benötigt, lagern die Roboter zuvor weiter oben befindliche Behälter um. Neben den Systemparametern gibt es zahlreiche weitere Faktoren, wie beispielsweise die Anzahl an Robotern und Kommissionierstationen oder die Rastergröße, die das Systemverhalten wesentlich mitbeeinflussen. Mit einer ereignisdiskreten Simulation wurden Erkenntnisse zu möglichen Auslegungsvarianten und Betriebsweisen gewonnen. Die Resultate zeigen den Einfluss der Anzahl an Robotern auf die Umschlagleistung derartiger Lagersysteme.Robotbased compact storage and retrieval systems (RCS/RS) such as the Autostore-system are fully-automatic operated by robots from above. The goods are stored in plastic bins that are stacked on top of each other, applying the \u27Last-In-First-Out\u27 storage strategy within the stack. If containers located further down are required, the robots relocate them. In addition to the system parameters, there are numerous other factors, such as the number of used robots or picking stations, that influence the system behavior. With an event-discrete simulation in the Simio simulation program, insights into possible design variants and operating modes were gained. The number of robots has a large impact on the throughput of an Autostore-system
Entwicklung einer multifaktoriellen Messmethode zur Zustandsüberwachung von Faserseilen für Krane – Belastungen im Seil und Wahl des Leitermaterials
Full text linkZur Bestimmung des Seilzustandes und der Ablegereife von auf Kranen verwendeten Faserseilen wird ein Messsytem entwickelt. Dieses besteht aus zwei im Seilkern integrierten elektrischen Leitern und damit verbundenen elektronischen Komponenten in regelmäßigen Abständen. Diese Elektronik muss vor den mechanischen Belastungen im Seil geschützt werden. Zur Dimensionierung der dafür nötigen hohlzylinderförmigen Schutzhülle werden die darauf wirkenden Druckkräfte und deren Verteilung ermittelt. Weiters werden verschiedene Materialien auf deren Eignung als elektrische Leiter im Seil geprüft, die hauptsächlich von deren elastischen Dehnungsverhalten und elektrischen Widerstand abhängt.A measuring system to determine the rope condition and time of discard of fiber ropes used on cranes is being developed. It consists of two electrical conductors integrated in the rope core and electronic components connected to them at regular intervals. These electronics have to be protected from the mechanical loads inside the rope. To design the necessary cylindrical and hollow protective covers, the compressive forces and their distribution are determined. Furthermore, various materials are tested for their suitability as electrical conductors in the rope, which mainly depends on their elastic elongation behavior and electrical resistance
Zugang zum öffentlichen Raum – Vermessungen mit Multikoptern unterstützen mittels digitalem Abbild
Full text linkDie digitale Erschließung von Räumen innerhalb der Stadt Hannover mittels digitalem Abbild ermöglicht es, Nutzungsbedarfe dieser Räume bedarfsgerechter und effizienter zu decken. Die Erstellung eines digitalen Abbilds, welches neue Möglichkeiten für den Zugang zum öffentlichen Raum erschließt, erfordert den Einsatz verschiedener Sensorik wie beispielsweise LiDAR-Sensoren und Tracking-Kameras zur 3D-Vermessung. Zur Auswahl geeigneter und mittels Multikopter einsetzbarer Sensoren, werden zunächst Anforderungen an das Gesamtsystem definiert, welche in Funktionsanforderungen für die Sensorik abgeleitet werden. Anschließend wird der Erfüllungsgrad der Funktionsanforderungen durch die unterschiedlichen Sensoren zunächst simulativ und anschließend praktisch ermittelt.The digital development of spaces within the city of Hannover by means of a digital image makes it possible to cover the usage needs of spaces more efficiently and in line with the requirements. The crea-tion of a digital image, which develops new possibilities for access to public space, requires the use of different sensors such as LiDAR sensors and tracking cameras. In order to select suitable sensors that can be used with UAS, the requirements for the overall system are first defined, which are derived in functional requirements for the sensor technology. Subsequently, the degree of fulfilment of the functional requirements by the different sensor
Integration and Evaluation of a Close Proximity Obstacle Detection for Mobile Robots in Public Space
Full text linkUm einen sicheren Betrieb von mobilen Robotern im öffentlichen Raum zu gewährleisten, müssen Roboter in der Lage sein, Hindernisse zu erkennen und unbefahrbare Bodenbereiche zu identifizieren. Es existieren jedoch nur vergleichsweise wenige geeignete Methoden für mobile Robotern in städtischen Umgebungen und ebenso wenig empirische Daten bezüglich solcher Anwendungen. In diesem Beitrag werden Anforderungen an solche Systeme identifiziert, aussagekräftige Testszenarien entworfen und ein beispielhafter Ansatz anhand eines mobilen Roboters mit Tiefensensoren evaluiert. Es wird festgestellt, dass diese Methode prinzipiell geeignet ist, jedoch verschiedene Fahrbahnelemente eine Herausforderung für die Erkennung darstellen. Fehlerhafte Sensordaten durch Kippbewegungen oder Überbelichtungen beeinträchtigen ebenfalls die Qualität der Hinderniserkennung.To ensure safe operation of mobile robots in public spaces, the robots must be able to detect obstacles and identify non-traversable ground. However, there are relatively few suitable methods for mobile robots in urban environments available and equally few empirical data on such applications. This contribution identifies requirements for such systems, designs meaningful test scenarios, and evaluates an exemplary approach using a mobile robot platform with depth sensors. It is found that the method is suitable in principle, but that different roadway elements pose a challenge to detection. Corrupted sensor data due to tilting movements or overexposure also negatively affect the quality of obstacle detection
On Blockchain-based Token Usage in Cyber-Physical Production Systems
Full text linkDie Dienste und Geräte in einem Cyber-Physischen Produktionssystem (CPPS) können von mehreren Parteien bereitgestellt und nachgefragt werden. Daher stehen CPPS vor Herausforderungen wie unternehmensübergreifenden Interaktionen, Datensicherheit und Robustheit gegenüber Ausfällen. Die Blockchain-Technologie (BCT) scheint eine geeignete Lösung für diese Herausforderungen darzustellen, da sie eine unveränderbare, vertrauensbildende, teilweise automatisierbare und transparente Datenverarbeitung und -speicherung gewährleistet. Insbesondere BCT-basierte Tokens ermöglichen die digitale Darstellung von Objekten wie Produkten, Werkzeugen und Maschinen oder Werten und Berechtigungen und bieten neue Möglichkeiten für CPPS. Daher konzentriert sich dieser Beitrag auf die Anwendung von Tokens in CPPS. Es werden verschiedene Anwendungsfälle für Tokens vorgestellt, wie etwa Asset-Backed Tokens oder Utility Tokens. Darauf aufbauend wird ein Konzept für einen Asset-Backed Token entwickelt, der Material innerhalb eines CPPS repräsentiert, und in einem Simulationsmodell demonstriert wird.Services and devices in a Cyber-Physical Production System (CPPS) can be provided and requested by multiple parties. Therefore, CPPS face challenges such as cross-company interactions, data security, and robustness against failure. Blockchain Technology (BCT) appears to be a suitable solution for these challenges, since it ensures immutable, trust-building, partly automatable, and transparent data handling and storage. In particular, BCT-based tokens enable the digital representation of objects such as products, tools and machinery or values and permissions and offer new possibilities for CPPS. Thus, this contribution focuses on the application of tokens in CPPS. Multiple use cases for tokens such as asset-backed tokens or utility tokens are presented. Based on this, a concept for an asset-backed token, representing material in a CPPS, is developed and demonstrated in a simulation model
Analyse und Optimierung eines FTF-Fahrwerks mit Mecanum-Rädern
Full text linkIn diesem Beitrag werden die bei Fahrerlosen Transportfahrzeugen der Intralogistik eingesetzten Mecanum-Räder hinsichtlich ihrer Vibrationsemission betrachtet. Es wird am Beispiel des Fahrzeugs „O³dyn“ untersucht, wie sich konstruktive Fahrzeugänderungen auf die Transportbelastungen der Ladung auswirken. Ferner werden die bei O³dyn registrierten Vibrationen mit denen etablierter Transportmittel, wie beispielsweise Handgabelhubwagen, Gabelstapler und Lastkraftwagen verglichen. Aus dieser Gegenüberstellung wird schließlich eine Aussage über die Auswirkungen der durch die Mecanum-Räder erzeugten Vibrationen auf die Ladung formuliert.This paper examines the vibration emissions of Mecanum wheels used in automated guided vehicles for intralogistics. Using the vehicle O³dyn, it is investi-gated how design changes of the vehicle affect the transport loads on the load. The vibrations registered by O³dyn are also compared to those of established means of transport such as pallet trucks, forklifts and trucks. Finally, a statement on the effects of the vibra-tions generated by the Mecanum wheels on the load is formulated based on this comparison