Übersicht abgeschlossener Forschungsprojekte

Projekt 19573:

Im Forschungsvorhaben wird eine neue, effiziente, leicht handzuhabende Steuerung für Lasthebemittel entwickelt. Durch die intuitive zielorientierte Bedienung steuert der Bediener die Maschine in Abhängigkeit der eigenen Orientierung. Der Anwender gibt über eine Joystickbewegung die gewünschte Bewegungsrichtung des Hakens vor, die vom Steuerungssystem automatisch in die Ansteuerung der einzelnen Teilantriebe übersetzt wird. Eine gedankliche Umrechnung zwischen dem Benutzer- und dem Maschinenkoordinatensystem entfällt. Neben dem Steuerungskonzept und der entworfenen Logik entsteht als Ergebnis des Vorhabens ein Demonstrator in Form einer Funksteuerung, die nach ergonomischen Gestaltungsprinzipien konzipiert wird, samt entsprechender Empfangseinheit. Das neue Steuerungskonzept ist auf alle Arten von Lastehebemitteln anwendbar. Im Forschungsprojekt wird in Abstimmung mit dem Projektbegleitenden Ausschuss entschieden, welches Hebemittel exemplarisch für den Demonstrator verwendet wird. Um das Forschungsziel zu erreichen, wird zu Beginn eine Anforderungsanalyse zum Thema Laststeuerungen unter den Aspekten Ergonomie, Sicherheit und Funktionalität erstellt. Vorhandene Steuerungskonzepte werden untersucht, um somit eine Grundlage für die Bewertung der Lösungsansätze zu schaffen. Die Sensorik des Orientierungssystems wird durch wissenschaftliche Versuche ausgewählt. Ein geeignetes Steuergerät wird entwickelt. Am Ende wird der Demonstrator durch ergonomische und logistische Kennzahlen evaluiert. Ziel ist, durch die direkte Positionssteuerung in Abhängigkeit der Blickrichtung des Bedieners eine intuitive und damit einfache, schnelle und sichere Manipulation von Lasten zu ermöglichen. Vor allem für ungeübte Bediener, die nur gelegentlich ein Hebemittel bedienen (Umfeld von KMU), existieren in dieser Hinsicht Verbesserungspotentiale. Neben den Anwendern profitieren zudem Sensorik- und Steuerungshersteller vom Ergebnis des Forschungsvorhabens.

Schlussbericht:

2019_12_12_Abschlussbericht_Intuitive_Laststeuerung_FINAL_Druck.pdf

Projekt: 19265

 Zur Erleichterung und Beschleunigung des Transports von Gütern und Produkten ist der Einsatz von Elektrohängebahnen (EHB) in der Industrie bereits verbreitet. Diese sind i. d. R. schienengebunden und beinhalten einzeln angetriebene Fahrzeuge, wobei das zugehörige Schienensystem an den gewünschten Förderverlauf sowie die benötigte Förderleistung angepasst ist. Änderungen des Schienenverlaufs sind nur mit aufwendigen Maßnahmen möglich. Abhilfe schafft ein hochflexibles „ultraleichtes Elektrohängebahnsystem“ (uEHB-System), in dem sich eine akkubetriebene Transporteinheit auf Seilen anstatt auf Schienen bewegt. Das System soll dabei für Lasten bis 20 kg geeignet sein. Die Transporteinheit übernimmt komplett die Aufgabe der logistischen und mechanischen Steuerung, wodurch im System enthaltene Verzweigungsmöglichkeiten (Weichen, Kreuzungen usw.) lediglich passiv wirken und von der Transporteinheit verstellt werden. Änderungen im System gehen dadurch mit erheblich weniger Aufwand einher, wodurch das Konzept eine enorme Flexibilität und Anpassungsfähigkeit verspricht. Das Forschungsvorhaben zielt auf die Entwicklung und Untersuchung des Konzepts in Bezug auf Flexibilität, Anpassungsfähigkeit, Wirtschaftlichkeit und Sicherheit ab. Zur Erreichung des Ziels soll mit anerkannten Systemen der Produktentwicklung gearbeitet werden, die die Schritte Situationsanalyse, Problemanalyse, Konzeptentwicklung und Lösungsfindung sowie die Realisierung und Evaluation des Konzeptes beinhalten. Am Ende des Projektes existiert ein evaluierter Demonstrator. Dabei soll das System eine höhere Flexibilität als herkömmliche Modelle, einen niedrigeren Aufwand bei Systemänderungen, ein vollständig autark agierendes Transportsystem sowie einen wirtschaftlichen Vorteil in Bezug auf Anschaffung, Betrieb und Wartung aufweisen. Der Nutzen für KMU ist vielfältig. So dient es hauptsächlich der beschleunigten Beförderung leichter Komponenten, kann aber auch modifizierte Funktionen übernehmen, wie Überwachungsaufgaben durch die Ausstattung mit einer Kamera. Die vergleichsweise niedrigen Anschaffungs- und Installationskosten sind dabei vor allem für KMU sehr attraktiv. Auch eine zeitlich vorübergehende Installation des Systems birgt einen Kostenvorteil.

Schlussbericht:

Sachbericht_uEHB_korrigiert.pdf

City Crowd Logistics (CCL) ist eine innovative Idee für den ressourcenschonenden Transport im städtischen Umfeld. Dabei arbeiten zahlreiche Individuen (z.B. Pendler) – die Crowd - und professionelle Transportdienstleister (insbesondere auch KMUs wie z.B. lokale Fahrradkuriere) übergreifend zusammen, um die urbanen Transporte unter Nutzung verschiedener Verkehrsträger - S-Bahn, Tram, Bus, LKW, PKW, (elektro) Scooter, (elektro) Fahrrad und Fußweg - kooperativ durchzuführen. Nachdem allererste regionale Versuchsprojekte in Europa dazu insbesondere mit den Themen Lieferzuverlässigkeit, Kosten-Ertragsverhältnis und Kooperationspartnerschaften zu kämpfen hatten (vgl. Bringbee CH, myWays S), nimmt diese neue Art der Logistik weltweit derzeit deutlich an Fahrt auf. (vgl. z.B. UberCARGO).Diese Entwicklung ist vermutlich nicht aufzuhalten. Sie bietet für transportierende KMU sowohl Gefahren (z.B. Billigkonkurrenz) als auch Chancen (z.B. für neue Geschäftsmodelle oder in der Reduktion von Leerfahrten / Wartezeiten). Entscheiden dabei ist, wie effizient und zu welchen Kosten die Transportdienstleistung durch die Crowd erbracht werden kann, welche Technologien (z.B. Optimierungsverfahren, ICT-Systeme, automatisierte Warenübergabeeinrichtungen) dafür genutzt werden und zu welchen Kosten und bei welchen Erträgen die Einbindung professioneller Dienstleister zusätzlich zur Crowd möglich oder sogar notwendig ist. Die Untersuchung dieser Fragen ist Ziel des Forschungsprojekts CCL, das insbesondere KMU (sowohl Transportdienstleistern als auch Technologielieferanten) helfen soll, neue Chancen gewinnbringend zu nutzen, potentielle Gefahren rechtzeitig zu erkennen und sich technische Innovationen im CCL-Kontext effizient zu erschließen, um so insbesondere im Wettbewerb mit den großen Anbietern mittel- & langfristig bestehen zu können. Dafür werden im Projekt verschiedene Strukturen, Technologien, Planungsverfahren und Geschäftsmodellvarianten im CCL-Business analysiert und bewertet

Die Ziele des Forschungsvorhabens sind die Optimierung des Durchsatzes und der Energieeffizienz durch den Einsatz situationsabhängiger Lagerstrategien sowie ein Modell für Anwender zur Planungsunterstützung oder Bestimmung der optimalen Lagerstrategie eines bereits bestehenden Shuttle-Systems. Diese Systeme können dann sehr genau geplant und eingesetzt werden, da genaue Ergebnisse zu Durchsatz und Energieeffizienz durch das Modell ermittelbar sind. Durch den geringeren Energiebededarf und den daraus folgenden geringeren Betriebskosten können Shuttle-Systeme einfacher für KMU zugänglich gemacht werden. Bei bestehenden Shuttle-Systemen ist keine zusätzliche Hardware zur Steigerung des Durchsatzes erforderlich. Dadurch erfolgt eine wirtschaftlichere Nutzung der vorhandenen Hardware. Bestehende Shuttle-Systeme bei KMU können durch Anwendung der situationsabhängigen Lagerstrategien optimiert werden. Anbieter von Shuttle-Systemen und Lagerverwaltungssystemen können die Lagerstrategien für ihre Software verwenden und ihren Kunden verbesserte Systeme anbieten. Durch die Online-Schnittstelle ist das Modell frei verfügbar und jederzeit einsetzbar, um Ergebnisse bzgl. des Einsatzes situationsabhängiger Lagerstrategien und der Optimierung von Durchsatz und Energieeffizienz zu ermitteln. Im Rahmen von Publikationen in praxisnahen und wissenschaftlichen Zeitschriften, durch die Teilnahme an Kongressen sowie die Einbringung in Gremien und Arbeitskreisen sollen die Ergebnisse einer breiten Zielgruppe zugänglich gemacht werden.

Schlussbericht:

Schlussbericht_SmartShuttle_19508N.pdf

Da auch KMU zunehmend in komplexen, globalen Wertschöpfungsnetzwerken agieren, stehen sie vermehrt vor der Herausforderung, trotz langen Wertschöpfungsketten mit vielen involvierten Partnern und divergierenden Standortfaktoren (bspw. Qualifikationsniveau, Prozesstechnologie, Liefergüte) die geforderte Qualität des Endprodukts unter minimalen kumulierten Fehlerverhütungs- und Prüfkosten sowie Lieferzeiten zu gewährleisten. Ziel des vorliegenden Antrags ist daher die Entwicklung einer Methodik, die die Ermittlung der optimalen unternehmensspezifischen Qualitätssicherungsstrategie bestehend aus einer standortübergreifenden Prüfstrategie (bspw. Prüfmerkmal, -mittel, -ort) und einer Kombination von Qualitätsmaßnahmen (bspw. Poka-Yoke Maßnahme, Prozessverbesserung, Lieferantenqualifizierung) unter Berücksichtigung verschiedener Standortrollen (bspw. Leitwerk, Low-Cost Produktion) im Wertschöpfungsnetzwerk ermöglicht. Zur Modellierung der Qualitätssicherungsstrategie werden zunächst mit Hilfe des weiter zu entwickelnden Instruments der Qualitäts-Wertstromanalyse die relevanten Prozesse aufgenommen und in eine Ablaufsimulation überführt. Die verschiedenen Standortrollen werden durch ein Multi-Agenten-System abgebildet, welches mit der Ablaufsimulation verknüpft wird. Auf Basis der Netzwerksimulation können Prüfstrategien und Qualitätsmaßnahmen für ein spezifisches Wertschöpfungsnetzwerk multikriteriell bewertet werden. Dieser Ansatz bietet produzierenden Unternehmen quantitativ abgesicherte Empfehlungen zur Gestaltung der standortübergreifenden Qualitätssicherungsstrategie. So kann eine direkte Steigerung der Prozessqualität an allen Standorten und eine gleichzeitige Verringerung der Fehlerverkettung erreicht werden, da jeder Standort gemäß seiner Rolle optimal in die Qualitätssicherungsstrategie eingebunden wird. Kostenverursachende Qualitätsmängel im Prozess werden reduziert und gleichzeitig die Aufwände zur Qualitätssicherung effizienter und zielgerichteter eingesetzt.

Schlussbericht:

Sachbericht_PlanQ_19421.pdf

Das beantragte Projekt beabsichtigt die Optimierung von Lernprozessen in der Intralogistik anhand des Beispiels der manuellen Person-zur-Ware-Kommissionierung. Im Projekt werden Lernprozesse in der Kommissionierung auf kognitiver Ebene untersucht und mit den Ergebnissen der quantitativen Analyse von Lernkurven zusammengeführt, um Erkenntnisse über die wesentlichen Stellschrauben zur Optimierung der Lernprozesse zu gewinnen. Diese Erkenntnisse werden anschließend zur Bildung von in der Praxis anwendbaren Methoden-Bündeln in Form von Lern-Paketen herangezogen. Das Projekt wird über 24 Monate im Rahmen von sieben Arbeitspaketen von zwei Forschungsstellen (FS) bearbeitet. Das Institut für Fördertechnik und Logistik (IFT/FS1) der Universität Stuttgart untersucht experimentell mittels Probandenversuchen in einem Modelllager den Lernprozess im frühen Stadium der Einarbeitung in der Kommissionierung. Das Institut für Angewandte Forschung (IAF/FS2) der Hochschule Pforzheim mit Beteiligung des Instituts für Personalforschung (IfP) evaluiert die Praxiserfahrungen der beteiligten industriellen Anwender hinsichtlich Qualifizierung und Kompetenzentwicklung und analysiert empirisch deren Kommissionierdaten. Es untersucht dabei auch die qualitativen Dimensionen der Lernprozesse, deren Wirkung im fortgeschritteneren Stadium des Lernens noch zu erkennen sind. Durch die Nutzung der im Projekt erarbeiteten Empfehlungen zur Optimierung von Lernprozessen sollen dem Anwender Kostenersparnisse und Flexibilitätssteigerungen ermöglicht werden. Diese Vorteile ergeben sich u. a. aus der Optimierung und Standardisierung von Anlernprozessen bzw. aus dem effizienten Einsatz von Zeitarbeit, Job-Rotation und Springern in intralogistischen Prozessen. Ausgehend vom geringer Automatisierungsgrad sowie von den knappen Personal- und IT-Ressourcen bei KMU wird prognostiziert, dass insbesondere der Mittelstand von den Projektergebnissen profitiert.

Schlussbericht:

Sachbericht_LernLager_final.pdf

Die termingerechte Fertigstellung, Lieferung und Inbetriebnahme einer Anlage ist ein entscheidender Wettbewerbsfaktor für den kundenindividuellen Anlagenbau der Unikat- und Kleinserienfertigung. Bei der Planung neuer Projekte kann das erworbene Wissen des Managements und der Fachplaner allerdings nicht 1:1 übertragen werden, da die Parameter und insbesondere die Dauer der logistischen Prozesse von dem jeweils zu betrachtenden Bauteil abhängig sind. Aus diesem Grund schätzt man heute nur grob diese Prozessdauern ab und plant kostspielige Zeitpuffer ein. Den meisten KMU dieser Branche fehlt es an einer praktikablen Methodik, um exakte Terminplanungen für die Prozesse vorzunehmen und eine hohe Planungsqualität zu erreichen. Hier setzt dieses Vorhaben an. Die Methodik soll basierend auf historischen Projektdaten mittels Datenanalysen und Expertenwissen Prognosemodelle schaffen, um eine abgesicherte Schätzung der Dauer logistischer Prozesse durchführen zu können. Eine derartige Methode, die deutlich zur Risikominimierung bei der Projektplanung beiträgt, existiert heute nicht. Zur Konzeption der Methodik werden die in der Unikat- und Kleinserienfertigung vorhandenen Logistikprozesse klassifiziert und allgemeingültig über ihre Parameter beschrieben, die wiederum in quantifizierbare Wirkzusammenhänge zur Prozessdauer gestellt werden. Ein Methodenbaukasten stellt um Expertenwissen ergänzte Datenanalysemethoden zur Verfügung, die zur Prognose der Prozessdauern basierend auf historischen Daten genutzt werden und die Güte der Prognose zu einem gegebenen Signifikanzniveau ermitteln. Diese Prognosen bilden die Grundlage für eine anschließende simulationsgestützte Absicherung des Gesamtprojektplans. Eine formalisierte Vorgehensmethodik erlaubt die unternehmensspezifische Adaption des Methodenbaukastens. Der wissenschaftliche Anspruch liegt in der Konzeption der Methodik zur korrekten Ableitung des Expertenwissens und der validen Quantifizierung der Prozessparameterwerte.

Valide Planung der Dauer logistischer Prozesse in der Unikat- und Kleinserienfertigung

SimCast_BVL_Webseite_final3.pdf

Schlussbericht_SimCast_19371_korrigiert.pdf

Ziel ist die Erarbeitung eines Vorgehens mit dem KMU zum einen echtzeitdatenbasierte Kennzahlen (KeZa) auswählen und ihren Nutzen, insbesondere den Zeitvorteil bei Verwendung echtzeitdatenbasierter KeZa, bewerten können und zum anderen die Integration in Form eines mobile Shopfloor-Reporting vornehmen können.
Ausgehend von der Identifikation echtzeitdatenbasierter KeZa auf dem Shopfloor in AP1 wird ihr Einsatz in AP 2 bewertet. Im Fokus von AP 3 steht die Entwicklung von Möglichkeiten zur Integration in das bestehende Reporting. Nach der Erarbeitung von Möglichkeiten für das echtzeitdatenbasierte mobile Shopfloor-Reporting, erfolgt in AP 4 die Validierung des Vorgehens in einer Modellfabrik, bevor anschließend in AP 5 mit Hilfe der validierten Ergebnisse ein softwarebasierter Reporting-Werkzeugkasten für die KMU entwickelt wird. Die Forschungsergebnisse werden im Rahmen von AP 6 dokumentiert.
Zentrales Projektergebnis ist der softwarebasierte Reporting-Werkzeugkasten. Mit diesem wird es KMU möglich:
1) Die Eignung von echtzeitdatenbasierten KeZa auf dem Shopfloor zu beurteilen und Möglichkeiten für deren Einsatz in Echtzeit auf dem Shopfloor zu entwickeln
2) Den Nutzen echtzeitdatenbasierter Kennzahlen zu bewerten
3) Ein echtzeitdatenbasiertes mobile Shopfloor-Reporting umzusetzen.
Der Nutzen für KMU besteht darin, dass sie aufgrund der Ergebnisse wissen, wie sie die zur Verfügung stehenden echtzeitdatenbasierten KeZa gezielt zur Ausschöpfung von Produktivitätspotenzialen und damit zu Verbesserung der Gesamtanlageneffektivität (Overall Equipment Efficiency, OEE) nutzen können. Denn es können Probleme und Störfälle auf dem Shopfloor schneller erkannt werden. Dadurch kann schneller auf die Probleme und Stör-fälle reagiert werden, was Ausschuss, Nacharbeit oder Störzeiten reduziert. Es führt demnach zu Produktivitäts- und Umsatzsteigerungen sowie Kostensenkungen.

Schlussbericht:

Abschlussbericht_ShopfloorPulse_19372_N.pdf

Im Maschinen- und Anlagenbau hat die Erfüllung kundenindividueller Produktwünsche in den letzten Jahren eine wettbewerbsbestimmende Bedeutung erreicht. Besonders bei hochpreisigen und hochkomplexen Investitionsgütern spielen an den Kundenprozess angepasste Sonderlösungen und die zugehörigen Serviceleistungen eine kaufentscheidende Rolle. Dieser Individualisierungstrend hat tiefgreifende Auswirkungen auf die Produktionslogistik. Durch die nach hinten verlagerten Design- und Technologieentscheidungen stehen zur Produktionsplanung benötigte Konstruktionsdaten nicht früh genug zur Verfügung. Arbeitspläne sind in der betrieblichen Praxis somit oftmals lückenhaft bzw. beinhalten nur grobe Schätzwerte, wodurch von einem Daten-Gap gesprochen werden kann. Die sinkenden Produktionszahlen für eine Variante führen zu höheren Planungskosten je Stück bei gleichzeitig abnehmendem Erfahrungsschatz. Für kleine und mittlere Unternehmen (kmU) in hochspezialisierten Industriezweigen führen diese Umstände zunehmend zu einem ungünstigen Planungskosten-Nutzen-Verhältnis. Die Produktionsplanung kann hierdurch erschwert werden oder ganz unterbleiben. Die zur Herstellung schließlich erforderliche Produktionssteuerung kann dann nur auf spärliche oder gar keine Planungsdaten zurückgreifen. Die Steuerung der Produktion geschieht infolge der lückenhaften und unsicheren Datengrundlage dann intuitiv-operativ zusammen mit den hieraus in aller Regel resultierenden Lieferverzögerungen, Mehrkosten oder Qualitätsproblemen. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer Planungsmethodik zur Kompensierung von Daten-Gaps auf Basis von Topologie-Bausteinen und einer darauf aufbauenden operativen Steuerungssystematik für kmU mit hoher Produktvariabilität und -komplexität bei gleichzeitig kleinsten Stückzahlen. Diese soll es kmU ermöglichen, eine der angestrebten Produktqualität entsprechenden logistischen Zielerfüllung zu erreichen, insbesondere der einer hohen Termintreue.

Schlussbericht:

18566_Schlussbericht-PLATOB.pdf