Übersicht abgeschlossener Forschungsprojekte

Immer kürzer werdende Produktlebenszyklen, kürzere Wartezeiten und eine größer werdende Vielzahl an individualisierten Produkten stellen Unternehmen vor neue Herausforderungen. Diesem Wandel müssen sich heutige Materialflusssysteme anpassen. Wandlungsfähige Systeme, die schnell auf sich ändernde Bedingungen reagieren, sind zum Teil schon auf dem Markt erhältlich. Es ist jedoch eine weitere, deutliche Steigerung denkbar, die mit dem vorliegenden Antrag unterstützt werden soll. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines hochflexiblen und einfach in bestehende Systeme zu integrierenden Lokalisierungs- und Navigationssystems, das Blackboard-System. Ein wichtiger Aspekt bei der Funktionsweise fahrerloser Transportfahrzeuge (FTF) ist das Wissen um deren Position. Beim Blackboard-System wird die Position über eine externe, an der Hallendecke installierte Tiefenbildkamera ermittelt und über ein virtuelles „schwarzes Brett“ (Blackboard) an alle FTF weitergeleitet. Zusätzlich zu den FTF werden auch andere Verkehrsteilnehmer und Hindernisse erkannt und deren Position auf dem „Schwarzen Brett“ veröffentlicht. Mit Hilfe der bereitgestellten Informationen hat jedes Fahrzeug einen detaillierten Überblick über seine Umgebung, sodass es flexibel auf Änderungen reagieren und seine Route individuell anpassen kann. Dabei kann das System sowohl alleine stehen, als auch in bestehende Infrastrukturen eingebunden werden. Zur Erprobung der einfachen Integration in bestehende Systeme, ist in einem ersten Schritt geplant, das Blackboard-System in ein spurgeführtes System zu integrieren. Vorausgehend wird untersucht, in welchen Situationen ein hohes Maß an Flexibilität notwendig ist. Damit eine fundierte Aussage über die Qualität des Lokalisierungssystems getroffen werden kann, werden eine Kreuzungssituation und ein Kommissionierbereich unter realitätsnahen Bedingungen nachgebaut und getestet. Projektbegleitend erfolgt eine kontinuierliche Veröffentlichung der Ergebnisse.

Die Energieeffizienz von Maschinen, Anlagen und Produktionsprozessen steht in Anbetracht politischer Entscheidungen, ökonomischer Aspekte sowie Marketingstrategien immer mehr im Fokus der Industrie. Während bei Haushalts- und Konsumgütern mittlerweile vermehrt Vorschriften zur Beurteilung der Energieeffizienz erlassen wurden, besteht im industriellen Bereich bei Maschinen/Anlagen noch deutlicher Nachholbedarf, insbesondere in der Intralogistik. Ziel ist die Entwicklung eines Verfahrens, um Regalbediengeräte (RBG) sowohl im Paletten- als auch im Kleinteilebereich hinsichtlich ihrer Energieeffizienz mittels einer geeigneten Kennzahl quantitativ zu beurteilen. Folgender Lösungsweg wird zur Erreichung des Forschungsziels angestrebt: - Ermittlung eines repräsentativen Lastspiels zur Bewertung des Energieeinsatzes - Ermittlung eines objektiven Nutzwertfaktors zur Bewertung des erbrachten Nutzens - Definition einer Energieeffizienz-Kennzahl und Energieeffizienzklassen für RBG - Ausarbeitung eines Richtlinienvorschlags zur Ermittlung der anlagenspezifischen Energieeffizienzklasse Angestrebtes Ergebnis ist abschließend ein validiertes Vorgehen zur Energieeffizienzbewertung, welches als Vorschlag für eine VDI-Richtlinie dienen soll. Dies ermöglicht erstmals eine standardisierte Bewertung der Energieeffizienz und unterstützt Kunden und Planer bei der Systemauswahl. Die im Rahmen des Forschungsvorhabens angestrebten Ergebnisse bieten Innovationspotenzial, von dem besonders KMU profitieren. Zum Kreis der möglichen Nutzer einer Bewertungsmethodik gehören KMU, die Lager mit RBG vertreiben, planen und betreiben. Insbesondere für Betreiber sind Errichtung und Betrieb eines solchen Lagers mit hohen Investitionen verbunden. Mit Hilfe von Energieeffizienzklassen können zukünftig Hersteller RBG vorteilhaft differenzieren und Betreiber die

Schlussbericht:

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KmU des Maschinen- und Anlagenbaus, deren Fertigung Unikatcharakter aufweist, werden heute vor vielfältige Herausforderungen gestellt. Der hohe internationale Wettbewerbsdruck erfordert permanente Produktinnovation verbunden mit kurzen Produktlebenszyklen. Zudem werden die Produkte immer komplexer und variantenreicher. Neben dem daraus resultierenden höheren Planungs- und Steuerungsaufwand zur Abwicklung der komplexen Produktionsprozesse steigen die Anforderungen an die Kostenrechnung. Zur Auftragsabwicklung werden heute überwiegend ERP-Standardsystemlösungen mit PPS-Funktionen verwendet. Eine Studie der Konradin Business GmbH zeigt, dass im Jahr 2011 fast 80 % der Unternehmen über mindestens eine Anwendung verfügten. Wesentliche Unternehmensaufgaben, wie z. B. das Controlling, werden in diesen Systemen jedoch nicht ausreichend berücksichtigt. So fehlt in vielen kmU trotz existierender und weit verbreiteter Kostenrechnungstools eine zeitnahe und prospektive Entscheidungsunterstützung des Managements insbesondere in der Phase der Produktionsplanung. Der Grund dafür liegt vor allem in der fehlenden Möglichkeit zur Betrachtung von Interdependenzen zwischen dem Produktions- und dem Controlling-Modell. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Verbindung der beiden Modelle durch Berücksichtigung produktionslogistischer Zustandsinformationen (bspw. Auslastungssituation), wodurch es kmU ermöglicht wird, situativ angepasste Kostensätze zu verwenden und somit ein genaueres Kalkulationsergebnis zu erreichen. Dazu soll ein auf die Situation von kmU ausgerichtetes Konzept (Demonstrator) für eine exakte Auftragskalkulation entwickelt werden, welches sich mit vorhandenen PPS-Systemen koppeln (ggf. integrieren) lässt und zugleich die Problemakzeptanz sowie den Wissenstransfer in die Praxis fördert.

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Ziel des Forschungsvorhabens ValidKomm ist die Entwicklung und Evaluierung eines Kommissionierarmbands, welches den Kommissionierer dabei unterstützt, Fehler beim Greifen in Regalfächer zu vermeiden. Dabei wird ein Demonstrator entwickelt, der mit Hilfe induktiver Nahfeldortung erkennen kann, in welches Regalfach ein Kommissionierer, ausgestattet mit einem Kommissionierarmband, gegriffen hat. Mittels eines Soll-Ist-Abgleich wird dann bestimmt, ob der Griff in das richtige Fach erfolgt ist. Dafür sollen im Vorhaben Anforderungen der Praxispartner des Projektbegleitenden Ausschusses an Fehlererkennungssysteme erhoben werden, ein Lastenheft formuliert werden und sowohl logistischer Prozess, Lokalisierungskomponenten am Regal, als auch Armband in enger Abstimmung mit den Praxispartnern entworfen werden. Die Entwicklung der Komponenten mündet in einen Demonstrator, der bei Laborversuchen und Feldtests unter anderem hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Ergonomie und Akzeptanz evaluiert wird. Das ValidKomm System verhilft lagerbetreibenden Unternehmen dazu, Kommissionierfehler zu vermeiden und damit Kosten von Fehllieferungen einzusparen. Aufgrund seiner flexiblen Installationsmöglichkeiten kann ValidKomm für unterschiedliche Regalgrößen genutzt werden und bietet aufgrund des Kommissionierarmbands die Möglichkeit zusätzliche Informationen für Kommissionierer bereitzustellen.

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Auf zunehmend volatile Nachfragemengen reagieren produzierende Unternehmen im laufenden Betrieb meist mit Maßnahmen der Kapazitätsabstimmung. Solche fortschreitenden Anpassungen bergen jedoch die Gefahr, bestehende Strukturen zu verfestigen und keine umfassende Umgestaltung des Produktionssystems zu erwägen. Die zentrale Herausforderung besteht in diesem Zusammenhang darin, identifizieren zu können, ab wann sich eine Umgestaltung der Produktion über eine Kapazitätsabstimmung hinaus lohnt und welche Maßnahmenkombinationen dabei das wirtschaftliche Optimum darstellen. Heute werden Maßnahmen zur Kapazitätsabstimmung sowie zur Gestaltung von Produktionssystemen in der Regel getrennt voneinander betrachtet. Im Hinblick auf die zunehmende Volatilität der Märkte verschenken Unternehmen hier jedoch signifikante Potenziale hinsichtlich Kosteneinsparungen und logistischer Leistungsfähigkeit. Zur Unterstützung von KMU wird im vorliegend beantragten Forschungsvorhaben zunächst ein Vorgehensmodell zur Produktionssystemgestaltung ausarbeitet. Um die damit erarbeiteten Gestaltungskonfigurationen in Kombination mit Maßnahmen der Kapazitätsabstimmung bewerten zu können, sind zudem Gestaltungselemente und Maßnahmen sowie deren Eigenschaften und Restriktionen zu identifizieren, zu beschreiben und zu charakterisieren. Im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit, sollen zudem die Kosten mit reduzierter Komplexität abschätzbar sein, wofür ein entsprechendes Modell zu erarbeiten ist. Um ermitteln zu können, ab wann sich die Umgestaltung lohnt und welche Maßnahmenkombinationen optimal sind, werden mathematische Zielfunktionen und Nebenbedingungen formuliert. Basierend darauf werden ein Leitfaden und ein Software-Demonstrator erstellt, mit welchen Handlungsempfehlungen abgeleitet werden können, die KMU dabei unterstützen, zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit bei volatiler Nachfrage, die richtigen Entscheidungen bezüglich ihrer Produktionssystemgestaltung und Kapazitätsabstimmung zu treffen.

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2018 08 03 Schlussbericht_GeProMe.pdf

Ziel des Projekts MoLa ist es, die Motivation der Mitarbeiter in logistischen Prozessen im Lager zu steigern und auf diese Weise auch Qualität und Effizienz von Lagerprozessen sowie die Innovationskraft insbesondere kleiner und mittelständischer Logistikdienstleister und Verlader zu erhöhen. Logistische Prozesse im Lager werden nach wie vor mehrheitlich durch manuelle Arbeit abgewickelt. Hier kommen besonders oft wenig ausgebildete Mitarbeiter zum Einsatz. Die Motivation und Gesundheit dieser Personen ist wesentliche Basis für eine qualitativ hochwertige und effiziente Abwicklung der Prozesse. Zudem ist Motivation eine Grundlage der Innovationskraft von Unternehmen. Im Fokus des Projekts stehen nicht-monetäre Motivationsmethoden, da diese in ihrer Wirkungsweise oft unterschätzt werden und alternative monetäre Anreizsysteme schnell abnutzen. Zur Steigerung der Motivation und Leistung im Lager werden verschiedene nicht-monetäre Methoden identifiziert, bezogen auf ihre Wirksamkeit hin empirisch untersucht und zugänglich für operative Führungskräfte im Lager aufbereitet. Zur Evaluation der eingesetzten Motivationsmethoden werden in einer Längsschnittstudie Indikatoren für die Lagerleistung erhoben und den Einschätzungen der Mitarbeiter zu Motivation und Gesundheit gegenübergestellt. Die Ergebnisse werden mit Experten aus Wissenschaft und Praxis der Logistik diskutiert, um die Aufbereitung geeigneter Methoden klar an den Bedarfen der Zielgruppe auszurichten. Greifbares Ergebnis ist ein Methodenkatalog, in welchem die Ergebnisse gebündelt dargestellt und mit Handlungshilfen zugänglich gemacht werden. Zudem wird die Möglichkeit aufgezeigt, Motivationsmethoden interaktiv auf einer Onlineplattform darzustellen. So können Unternehmen für ihre logistischen Prozesse leichter und gezielter Motivationsmaßnahmen auswählen und einsetzen. Das Ergebnis richtet sich insbesondere an KMU, da diese in der Regel über wenige Ressourcen für die Erarbeitung von Motivationsmethoden verfügen.

https://www.scs.fraunhofer.de/de/pum/newsletter/mola.html

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Auf Grund des schnellen Wachstums von Startups verändern sich während ihrer Entwicklung die Anforderung an die Logistik sehr schnell. Der Fokus von technologieorientierten Startups liegt jedoch eher auf der Produktentwicklung und der Finanzierung, sodass die frühzeitige Planung und Gestaltung der Logistik oft vernachlässigt wird. Auch fehlen entsprechende Handlungs-empfehlung für Startups. Im Rahmen des Forschungsprojektes „StartupLog" wird daher ein Logistikkonzept entwickelt, das produzierende Startups bei der effizienten und vorausschauenden Gestaltung einer mitwachsenden Logistik unterstützt.

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Kern von „Industrie 4.0“ ist die Realisierung einer sog. „Smart Factory“. Diese zeichnet sich vor allem durch die intelligente Vernetzung von Menschen und Maschinen in Produktion und Logistik aus. Zur zukünftigen Integration des Menschen in die Smart Factory sind neuartige Mensch-Maschine-Schnittstellen zwingend erforderlich. Diese sollen gestaltet werden durch interaktive Assistenzsysteme. Interaktive Assistenzsysteme nehmen Daten mittels Sensoren auf und wandeln diese in elektrische Signale um. Diese werden von integrierten Mikrocomputern zu Anweisungen oder Handlungsempfehlungen verarbeitet und Mitarbeitern in Produktion und Logistik bereit gestellt. Warum ist dieser technologische Wandel notwendig? Eine Smart Factory zeichnet sich durch dezentrale und fortwährend wandelnde Produktions- und Logistikprozesse aus. Der Mitarbeiter der Fabrik der Zukunft benötigt kontinuierlich angepasste Informationen um die komplexen Produktions- und Logistiksysteme beherrschen zu können – hier gewährleistet durch interaktive Assistenzsysteme. Kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) sind sich der Bedeutung dieser für Industrie 4.0 zentralen Technologie bewusst, zögern aber im Vergleich zu Großunternehmen bei deren Einführung. Gründe dafür: KMU können in aller Regel die Potenziale interaktiver Assistenzsysteme nicht abschätzen, kennen die Anforderungen für deren Nutzung nicht und haben kein systematisches Vorgehen um diese erfüllen zu können. Das Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens, ist die Entwicklung einer Methode, die KMU die Einführung interaktiver Assistenzsysteme in Produktion und Logistik aufwandsarm ermöglicht. Ein geeigneter Ansatz hierfür sind Reifegradmodelle. Dabei soll das zu entwickelnde Reifegradmodell Unternehmen eine klare Orientierung bei der Einführung interaktiver Assistenzsysteme in Produktion und Logistik bieten. Dies ist ein zentraler Schritt hin zur Smart Factory als Kern der Industrie 4.0.

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Gegenwärtig ist eine quantitative, mehrdimensionale ad-hoc-Fabrikbewertung nicht möglich. Dies liegt an der Durchführung des Bewertungsprozess, welcher zurzeit überwiegend qualitativ in einer Diskussion durchgeführt wird. Eine quantitative Bewertung an Hand umfangreicher Materialflusssimulationen ist für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) häufig zu teuer. Außerdem sind Materialflusssimulationen eindimensional auf den Warenfluss ausgerichtet und vernachlässigen weitere Zielfelder der Fabrikplanung. Des Weiteren sind sie sehr zeitintensiv.

Daher soll im Projekt "QuaMFaB" ein Softwaredemonstrator entwickelt werden, der eine quantitative ad-hoc-Bewertung unterschiedlicher Zielfelder der Fabrikplanung ermöglicht. Dazu werden zusammen mit den Praxispartnern geeignete Zielfelder identifiziert, für die anschließend mathematische Berechnungsvorschriften entwickelt werden. Abschließend werden die erzielten Ergebnisse in einen Softwaredemonstrator implementiert und zusammen mit einem mittelständischen Praxispartner validiert.

Die Forschungsergebnisse werden KMU bei der Entwicklung und Auswahl von Layoutvarianten im Rahmen der Fabrikplanung unterstützten, denn die quantitative, mehrdimensionale ad-hoc-Fabrikbewertung führt zu einer besseren Vergleichbarkeit von Layoutvarianten und zu einer belastbareren Entscheidungsfindung.

Schlusbericht

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