Übersicht abgeschlossener Forschungsprojekte

Die Überwachung von Materialflüssen sorgt für hohe Kosten in (intra-)logistischen Prozessketten. Im Forschungsvorhaben SmaRackT soll ein Verfahren zur Identifikation und Quantifizierung ungetaggter Materialflüsse entwickelt werden. Dafür werden induktive Nahfeldortung und Objekterkennungsverfahren kombiniert. Die Identifikation von markerlosen Gütern und ihrem Bestand bildet die technologische Grundlage für das automatisierte Auslösen von Quittierungen bei Ein- und Auslagerungsprozessen sowie das Auslösen von Nachbestellprozessen und zahlreichen weiteren Prozessverbesserungen. Im Vorhaben entwickeln TU München und Fraunhofer IIS gemeinsam iterativ einen Demonstrator, welcher zunächst in Laborversuchen und anschließend in Feldtests bei Praxispartnern evaluiert wird. KMU profitieren von den Ergebnissen durch die Potenziale einer Verwertung der Gesamtkomponenten: Systemintegratoren können perspektivisch mit dem SmaRackT-System in die Lage versetzt werden, ein äußerst konkurrenzfähiges Produkt anbieten zu können. Durch die niedrigen Systemkosten besitzt das SmaRackT-System mittelfristig ebenfalls Einsatzpotenziale bei KMU und soll dort dazu beitragen Materialflüsse digital und kostengünstig zu erfassen.

Schlussbericht:

Schlussbericht_Sachbericht_SmaRackT_IGF-Nr_21159N.pdf

Die Anforderungen an viele Produktions- und Logistikprozesse haben sich in den vergangenen Jahren grundlegend gewandelt. Produktionszyklen verkürzen sich stetig, während die Produktvielfalt steigt und Losgrößen sinken. Gleichzeitig nehmen die Erwartungen hinsichtlich Fertigungsdauer und Lieferzeit, bis hin zur 24h-Lieferung zu. KMUs müssen sich in diesem Umfeld zunehmend international behaupten und unterliegen einem wachsenden Effizienz- und Kostendruck. Um auf diese neuen Herausforderungen reagieren zu können wird von vielen intralogistischen Systemen ein deutlich höheres Maß an Flexibilität und Wandlungsfähigkeit eingefordert. In vielen Fällen können Flexibilität und Wandlungsfähigkeit durch den Einsatz modularer Fördertechnik deutlich verbessert werden. Durch eine individuelle Anordnung und Ausrichtung von Modulen kann das Fördersystem stets auf den Einzelfall angepasst werden. Vorangegangene Projekte zur Entwicklung einer dezentral gesteuerten, modularen Fördermatrix haben gezeigt wie sich in einer solchen unterschiedliche intralogistische Funktionen realisieren lassen. Trotz potentieller Vorteile hinsichtlich Flexibilität, Automatisierungsrad, Raumnutzung und sich daraus ergebenen Einspaarpotentialen kommt modulare Fördertechnik in KMUs gegenwärtig kaum zur Anwendung. Ursächlich dafür ist unter anderem die höhere Komplexität, welche sowohl die Bewertung als auch die Auslegung modularer Förderanlagenlayouts erschwert. Um diese Hemmnisse zu senken und KMU einen besseren Zugang zu modularer Fördertechnik zu ermöglichen sollen im Rahmen dieses Forschungsvorhabens geeignete Werkzeuge zur Bewertung und Optimierung von Layouts entwickelt und bereitgestellt werden.

Hier  kann der Software-Demonstrator heruntergeladen werden.

Schlussbericht:

Schlussbericht_OptiLay_21141N.pdf

Aufgrund des stetig wachsenden globalen Wettbewerbs ist es für Unternehmen wichtig, die eigenen Prozesse zu stabilisieren und aus den vorhandenen Ressourcen die bestmögliche Produktivität zu erzielen. Die Produktion sollte dementsprechend gestaltet werden, sodass der Anteil an wertschöpfenden Tätigkeiten der Mitarbeiter maximiert wird. Laut einer Studie haben gewerblich operativ arbeitende Mitarbeiter einen nicht wertschöpfenden Zeitanteil von 40 %. In dieser Zeit sind die Mitarbeiter bspw. damit beschäftigt, sich abzustimmen oder Informationen zu beschaffen. Die Schaffung einer Basis für verlustfreies Arbeiten ist somit eines der Haupthandlungsfelder der PPS. Dabei spielt die Arbeitsplangestaltung eine wichtige Rolle. Ein detaillierter Arbeitsplan ist mit einem hohen Aufwand in der Arbeitsvorbereitung (AV) verbunden, bringt hingegen in der Ausführung einen Vorteil mit sich, da die Informationssuche reduziert werden kann. Die Arbeitshypothese besteht in der Annahme, dass der summarische Aufwand und die damit verbundenen Kosten der Arbeitsplanerstellung einerseits und der Informationssuche der operativen Mitarbeiter andererseits durch die Bestimmung des optimalen Detaillierungsgrads (DG) von Arbeitsplänen reduziert werden kann. Als Folge können KMU ihre Produktivität erhöhen. Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung einer Methode zur quantitativen Bestimmung des optimalen DG unter Berücksichtigung des entstehenden Aufwands der operativen und administrativ operativen Mitarbeiter. Mittels des zu entwickelnden Modells zur Bestimmung des optimalen DG der Arbeitspläne und dessen Implementierung in einen Softwaredemonstrator sollen KMU befähigt werden, selbstständig ihren optimalen DG der Arbeitspläne bereichsspezifisch bestimmen zu können.

Schlussbericht:

OptiPlan_Schlussbericht.pdf

Der Technologie Blockchain wird im Kontext von Logistik und SCM sehr großes Potenzial für Prozessverbesserungen zugesprochen, die in Kostensenkungen und Steigerungen des Kundennutzens resultieren sollen. Dies liegt vor allem in ihren Eigenschaften begründet, denn sie ist dezentral organisiert, die Datensätze sind verifiziert und damit auditierbar und nicht zuletzt ist sie aufgrund kryptographischer Verfahren manipulationssicher. Zahlreiche Pilotprojekte großer Marktteilnehmer illustrieren die Bandbreite und mögliche Trageweite von Blockchain-Anwendungen in Logistik und SCM. Wofür konkret und vor allem wie Blockchain durch KMU skalierbar angewendet werden kann, ist jedoch nicht ohne weiteres zu identifizieren. Nicht jede denkbare Blockchain-Anwendung ist tatsächlich auch die beste technische Lösung. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird ein Vorgehen entwickelt, welches diese Entscheidung aus der Perspektive eines KMU greifbar macht und mit dessen Hilfe Anwendungspotenziale unternehmensindividuell identifiziert werden können. Ideen können hinsichtlich ihrer technischen und organisatorischen Anforderungen bewertet und mit alternativen Lösungsansätzen verglichen werden. Darüber hinaus wird eine Datenbank zur Sammlung und Charakterisierung bekannter Anwendungsfälle entwickelt und in das Vorgehen integriert. Alle konzeptionellen Aktivitäten des Forschungsvorhabens fußen dabei auf einer fundierten empirischen Grundlage - einer qualitativen Interviewstudie und einer nachfolgenden quantitativen Studie. KMU sollen durch das Vorgehen in die Lage versetzt werden, sich ressourcenschonend mit der Technologie Blockchain vertraut zu machen und die Auswirkungen auf das eigene Geschäft besser einschätzen zu können. Durch die Identifikation von Blockchain-basierten Möglichkeiten zur Verbesserung der Dienstleistungen oder zur Diversifizierung des Angebots soll letztlich die Wettbewerbsfähigkeit gegenüber Konzernen und Startups auch im internationalen Kontext gestärkt werden.

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Abschlussbericht_ChainLog_20951N_21062022_update.pdf

Der Kombinierte Verkehr ist verkehrs- und umweltpolitischer Konsens und ermöglicht verladenden Unternehmen aus Industrie/Handel eine Alternative zur Abwicklung überregionaler In- und Outboundverkehre. Dies gilt besonders für den direkten KV-Anschluss der Region an die Seehäfen und das bis dato ineffiziente Leercontainermanagement. Zur Attraktivitätssteigerung des KV in Regionen abseits der Ballungsräume soll ein tragfähiges Konzept zur operativen KV-Anbindung der Beispielregion Schweinfurt an die Seehäfen entwickelt werden, um den Bahnanteil containerisierter Verkehre aus/in die Region Schweinfurt deutlich zu erhöhen. Zentrale Elemente des Konzepts sind eine digitale Austauschplattform zur Unterstützung der operativen Verkehrsplanung und ein Leitfaden zur Übertragung der Projektergebnisse auf andere Regionen. Der Innovationscharakter liegt im kooperativen Ansatz zur Steuerung von Inbound- und Outbound-Verkehren über diese von regionalen Verladern und Logistikdienstleistern gemeinsam genutzte Informationsplattform. KMU-KV-Terminalbetreiber profitieren durch eine Steigerung der KV-Nachfrage durch einen höheren Bekanntheitsgrad der KV-Angebote, verladende KMUs bieten sich attraktivere KV-Angebote und damit eine Alternative zum reinen Straßentransport. Ziel des Projekts (Wiedervorlage des IGF-Antrages 08647/17) ist die Entwicklung und Evaluierung einer regionalen Verladeplattform zur Nutzung von KV-Terminals in Randlagen von Metropolregionen. Die wirtschaftliche Relevanz wird als hoch eingestuft, da im Kontext des kombinierten Verkehrs allgemein von einem Wachstum in den kommenden Jahrzenten ausgegangen wird.

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Schlussbericht_20466N_ReVeLa.pdf

Die Wahl der geeigneten Auftragsabwicklungsstrategie trägt maßgeblich zur Realisierung wirtschaftlicher und logistischer Ziele von Produktionsunternehmen bei. In der Praxis entscheiden sich viele Unternehmen für eine Auftragsabwicklungsstrategie nach qualitativen Kriterien oder nach Erfahrungswerten zumeist pauschal für bestimmte Artikel und Auftragsarten oder fallweise für einzelne Aufträge. In der Wissenschaft werden die Problemstellung der Auftragsabwicklungsstrategieauswahl und damit verbunden die Positionierung des Kundenauftragsentkopplungspunkts bereits seit Längerem untersucht. Zur Vereinfachung werden dabei jedoch oft Annahmen getroffen und entscheidungsrelevante Kriterien teilweise nicht berücksichtigt. Zudem finden sich in der Literatur nur vereinzelt Regeln zur Quantifizierung des Einflusses solcher Kriterien. Ziel des Forschungsvorhabens MoBAStra ist die Quantifizierung der Auswirkungen verschiedener Auftragsabwicklungsstrategien auf wettbewerbsrelevante Zielgrößen, wie z. B. Herstellkosten (Auslastung, Rüstkosten), Bestandskosten, Termintreue sowie die dafür erforderliche Kapazitätsflexibilität. Hierfür werden im ersten Schritt einzelne bestehende mathematische Modelle erweitert und neue Modelle zur Beschreibung spezifischer Wirkzusammenhänge entwickelt. Im zweiten Schritt erfolgt durch die gezielte Kombination verschiedener einzelner logistischer und betriebswirtschaftlicher Modelle die Entwicklung eines umfassenden und allgemeingültigen Gesamtmodells. Dieses Gesamtmodell ermöglicht die Quantifizierung der Wechselwirkungen zwischen unterschiedlichen Auftragsabwicklungsstrategien und den resultierenden wirtschaftlichen und logistischen Zielgrößen. Die Umsetzung des Gesamtmodells in einen anwenderfreundlichen Software-Demonstrator ermöglicht KMU, eigenständig ihre innerbetrieblichen Lieferketten zu analysieren und eine wissenschaftlich fundierte Entscheidung hinsichtlich der Auswahl der Auftragsabwicklungsstrategie zu treffen.

Schlussbericht:

Schlussbericht_MoBAStra.pdf

In der Automobilzulieferindustrie sowie im Maschinen- und Anlagenbau erbringen KMU einen Großteil der Gesamtwertschöpfung. Sie agieren in global verteilten Wertschöpfungsnetzwerken (WSNs) und sehen sich mit hohen Anforderungen hinsichtlich ihres Lieferservices konfrontiert. Auf operativer Planungsebene haben Störungen Auftragsänderungen, Qualitätsprobleme und technische Änderungen zur Folge. Sie beeinflussen die Leistungsfähigkeit der WSNs negativ. Die fortschreitende Digitalisierung ermöglicht einen verstärkten Informationsaustausch. Unternehmen erhoffen sich eine schnellere Identifikation und bessere Reaktion auf Störungen im WSN. Gleichzeitig halten sie Risiken wie ein befürchtetes ungünstiges Nutzen-Aufwand-Verhältnis und Bedenken hinsichtlich der Informationssicherheit von einer Transparenzsteigerung ab. Ziel des Vorhabens „TransNet“ ist die Transparenzsteigerung globaler WSNs. Das Störungsmanagement soll durch verstärkten Informationsaustausch verbessert werden. Zuerst wird ein Kennzahlensystem zur Bewertung des Auftretens von Störungen sowie ein Reifegradmodell zur Charakterisierung des Informationsaustauschs entwickelt. Anschließend folgt die Ermittlung von Wirkzusammenhängen zwischen dem Auftreten von Störungen, dem Informationsaustausch und der Leistungsfähigkeit von WSNs. Nach Festlegung eines Zielzustands für den Informationsaustausch werden Digitalisierungsmaßnahmen verglichen und ihre Umsetzung zur Transparenzsteigerung im WSN empfohlen. KMU der Automobilzulieferindustrie sowie des Maschinen- und Anlagenbaus können mit den Ergebnissen des Vorhabens die Leistung ihrer WSNs in den drei Bereichen Auftragsmanagement (bsp. Service-Level), Qualitätsproblembehebung (bsp. PPM) und technisches Änderungsmanagement verbessern. Sie werden in der zielgerichteten Auswahl von Digitalisierungstechnologien für die horizontale Vernetzung von WSNs unterstützt.

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Schlussbericht_AiF_TransNet_final.pdf

In der Kommissionierung sind manuelle und körperlich anspruchsvolle Tätigkeiten weit verbreitet. Die Möglichkeiten für technische und organisatorische Maßnahmen zur Senkung der physischen Belastungen (u.a. durch Automatisierung) sind jedoch begrenzt – insb. in KMU. Im Fokus der Industrie stehen daher zunehmend Assistenzsysteme in Form von Exoskeletten. Erprobungen mit Prototypen und ersten am Markt verfügbaren Produkten erfolgen bereits. Gesicherte arbeitswissenschaftliche Erkenntnisse zu Einsatzbedingungen, Beanspruchungen und Nutzerakzeptanz werden in derzeit laufenden Forschungsprojekten erarbeitet. Unbeantwortet ist bislang jedoch die Frage, ob der Exoskeletteinsatz dynamische Bewegungsabläufe wie in der Kommissionierung (z. B. Greifen, Laufen) behindert und gemeinsam mit den erforderlichen Rüstzeiten ggf. zu einer Minderung der Kommissionierleistung führt. Diesen Aspekten soll im Forschungsvorhaben durch systematische Untersuchungen, einerseits in Feldstudien unter Praxisbedingungen, andererseits unter idealisierten Bedingungen in Laborstudien (u. a. durch Messungen mit Motion-Capturing-Technik) nachgegangen werden. Ziel ist die Erarbeitung eines praxisorientierten Handlungsleitfadens für Logistikunternehmen zur Planung des Einsatzes von Exoskeletten bei Kommissioniertätigkeiten. Es sollen Empfehlungen gegeben werden, welche Voraussetzungen für einen effizienten Einsatz von Exoskeletten zu schaffen sind. Das kann z. B. Strategien zur Platzierung von Artikeln oder zur Zuweisung von Aufträgen betreffen. Dabei ist auch zu beachten, dass Exoskelette selten exklusiv eingesetzt werden, d. h. die Konfiguration der Kommissioniersysteme muss zumindest einen „Mischbetrieb“ zulassen und auch bei zeitweise eingeschränkter Verfügbarkeit der Exoskelette ein effizientes Arbeiten erlauben.

Schlussbericht:

Schlussbericht_ExoKomm.pdf

Anlage_1_Handlungsanleitung_ExoKomm.pdf

Ziel des Forschungsprojekts ist die Integration und optimale Koordination herstellerspezifischer Leitsysteme und Fahrzeuge mithilfe eines Systemkoordinators. Im Rahmen einer hybriden Steuerungsarchitektur ist der Koordinator in der Lage, der jeweils geeigneten Leitsteuerung den Transportauftrag zuzuweisen und unter Anwendung verschiedener Steuerungsstrategien auch systemübergreifende Transportaufträge zu optimieren. Eine anschließende Potentialanalyse untersucht die Möglichkeiten und Voraussetzungen für Leistungssteigerungen in heterogen gesteuerten Materialflusssystemen durch diese hybride Steuerung. Hierzu sollen auf Basis aktuell eingesetzter Leitsteuerungen und Optimierungsverfahren eine Schnittstellenklassifikation der Leitsteuerungen nach übermittelten Informationen und die Zuordnung von geeigneten Optimierungsverfahren zu jeder Klasse erfolgen. Daraufhin wird ein Systemkoordinator entwickelt, der in Abhängigkeit der Schnittstellenausprägung verschiedene Optimierungsstrategien anwenden kann. Der Systemkoordinator und verschiedene Referenzleitsysteme werden in ein Simulationsmodell überführt, sodass eine simulative Untersuchung der Optimierungspotenziale für unterschiedliche Schnittstellenklassen erfolgen kann, auf deren Basis schlussendlich Handlungsempfehlungen für die Aufgaben des Systemkoordinators und die Gestaltung der Schnittstellen ausgearbeitet werden können. Insbesondere FTS-Hersteller, die oftmals den KMU zugeordnet werden können, profitieren vom wirtschaftlichen Potenzial der Lösung, da zum einen deren herstellerspezifisches Wissen in der Leitsteuerung und in den Fahrzeugen weitestgehend geschützt wird. Zum anderen können FTS-Hersteller die Ergebnisse aus der im Rahmen des Forschungsprojekts durchgeführten systematischen Untersuchung verschiedener Optimierungsverfahren auch für die Optimierung ihrer eigenen Leitsteuerung verwenden.

Schlussbericht:

Schlussbericht_EPoSysKo.pdf

Ein volatiles, intransparentes Marktumfeld führt zu Belastungsschwankungen von Produktionskapazitäten im verarbeitenden Gewerbe, die sich innerhalb der Produktion in Über- beziehungsweise Unterauslastung von Maschinen widerspiegeln. Studien zufolge rechnet der Mittelstand mit einer zunehmenden Volatilität, welche mit einer Zunahme der Frequenz der Markt- und Konjunkturzyklen einhergeht. Kleine und mittlere Unternehmen (KMU) können diese Schwankungen schwer verkraften.

Das Forschungsvorhaben KapShare hat zum Ziel, Kapazitätsschwankungen im verarbeitenden Gewerbe zu kompensieren. Hierzu sollen KMU befähigt werden, Produktionskapazitäten branchenübergreifend auszutauschen ("Kapazitäten-Sharing"). Dies erfolgt mittels einer digitalen Plattform, die es den Unternehmen ermöglichen soll, Maschinenstunden am Markt anzubieten (bei Unterauslastung der Maschinen) sowie bei Bedarf einzukaufen (bei Überauslastung der Maschinen oder bei fehlendem Spezialisierungsgrad der eigenen Maschinen).

Leitfaden

Download Schlussbericht:

KapShare_Abschlussbericht_11-2021_final.pdf