Übersicht abgeschlossener Forschungsprojekte

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

Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung eines fallbasierten Expertensystems, welches auf Betriebsstörungen in frei navigierenden Fahrerlosen Transportsystemen (FTS) automatisch reagiert. Hierzu untersucht das Expertensystem die vorliegende Störung auf Ähnlichkeiten mit Störungsszenarien in seiner Datenbasis. Eine vielversprechende Methode aus dem Bereich der wissensbasierten Ansätze ist das Case-Based Reasoning, welche im Rahmen dieses Forschungsvorhabens Anwendung finden soll.

Das zu entwickelnde System unterstützt Unternehmen in Ihrem Bestreben, die Effizienz von eingesetzten FTS zu erhöhen. Dieses kann durch Verringerung der Ausfallzeiten der Systeme bewirkt werden, indem das bis dato manuelle Störungsmanagement – aktuell von Experten durchgeführt – automatisiert wird. Hierin besteht unter anderem auch der innovative Ansatz, da aktuell kein System existiert, das aus bekannten Störungen automatisch Maßnahmen zur Störungsbehebung generiert. Auch eine Bewertung der Handlungsdringlichkeit von Störereignissen und deren Wechselwirkungen im Gesamtsystem fehlt heutigen Lösungen, welche durch das Expertensystem möglich wäre. Kosten, welche durch die Konsultation von Experten entstehen, sollten mit Einsatz des Systems ebenfalls merklich gesenkt werden.

Schlussbericht:

Schlussbericht_FTS-Expert.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

Kombinierter Straßen-/Schienengüterverkehr (KV) kann für KMU-Speditionen ein Ansatz zur erfolgreicheren Positionierung in einem durch geringe Margen und hohen Wettbewerbsdruck geprägten Transportmarkt sein. Die Vielzahl der Schnittstellen beim Umschlag zwischen den Verkehrsträgern und die damit verbundene erhöhte Komplexität der Transportorganisation stellen jedoch im Vergleich zum unimodalen Straßengüterverkehr (SV) wesentliche Eintrittsbarrieren für KMU-Speditionen dar. Zudem treten im Vergleich zum SV aufgrund der Mehrgliedrigkeit der Transportkette zusätzliche Unsicherheiten an Knoten (z.B. Umschlagterminals) und Kanten (z.B. Vor-, Haupt- und Nachlauf) bei der Durchführung der Transportdienstleistung auf. Während KMU-Speditionen beim SV die Transportkosten mit vergleichsweise einfach handhabbaren Fahrzeugkostenrechnungen sowie Transportdauern und -pünktlichkeit mit kommerzieller Routenplanungssoftware bestimmen können, stellt die Abschätzung dieser Größen beim KV KMU-Speditionen vor große Herausforderungen. Zielsetzung des Projekts ist es daher, eine Vergleichsmöglichkeit der Kosten- und Qualitätskriterien (Transportdauer, -pünktlichkeit und Umweltverträglichkeit) relationsbezogen für den KV und SV unter Berücksichtigung verschiedener Unsicherheitseinflüsse umzusetzen, um die Evaluation des KVs als systematische Erweiterung des Dienstleistungsangebots bei KMU-Speditionen zu ermöglichen. Im Ergebnis erhalten KMU-Speditionen eine Auswertung ihrer individuellen Relationen, die eine hohe KV-Affinität aufweisen. Hierdurch soll die strategische Entscheidung zur Nutzung des alternativen Verkehrsmittels KV im Rahmen der Verkehrsmittelwahl unterstützt werden. Das angestrebte Ergebnis ist eine über eine Internetplattform zugängliche Simulationsanwendung, welche die KV-Machbarkeit von Relationen mit Quelle oder Ziel in Deutschland (insbesondere unter Berücksichtigung der TEN-T Korridore) aus der individuellen Unternehmensperspektive simulationsbasiert bewertbar macht.

Schlussbericht:

RelKV_Schlussbericht_final.pdf

Die Herausforderungen für die Durchführung von Logistikdienstleistungen in Städten nehmen vor dem Hintergrund des durch Urbanisierung und Digitalisierung veränderten Nachfrageverhaltens, der Verlagerung der Logistikeinrichtungen an die Stadtränder und der strengeren gesetzlichen Auflagen, wie Lieferzeitbeschränkungen und Umweltzonen, weiter zu. Besonders für kleine und mittelständische Logistikdienstleister (KM-LDL), welche eine verhältnismäßig geringe Finanzkraft besitzen, aber regional stark verbunden sind, wird diese Entwicklung zu einer Bedrohung, da sie aus ihrem regionalen Umfeld verdrängt werden und sich nicht ständig an die neuen Anforderungen anpassen können. Ein Lösungsansatz für KM-LDL ist der Aufbau von Kooperationen, um die Chancen im urba-nen Raum nutzen zu können. Bisher gibt es kaum systematische Konzepte urbaner Logistikkooperationen insbesondere für KM-LDL als Orientierung. Viele kooperative Konzepte für die städtische Logistik wurden auf Grund mangelnder Wirtschaftlichkeit eingestellt. Ein wesentlicher Erfolgsfaktor für Kooperationen ist folglich in der Gestaltung des Preismodells, mit einer geeigneten Vergütungsart und Risikoteilung sowie den zugehörigen Rahmenbedingungen für die Verträge, zu sehen. Während die Vorteile einer Kooperation über Effizienzgewinne nachvollziehbar aufgezeigt werden können, scheitern viele Kooperationen z. B. auf Grund der opportunistischen Ausnutzung von Informationsasymmetrien der Beteiligten. Das Preismodell muss somit Mechanismen beinhalten, die durch eine gezielte Anreizwirkung zu einer Harmonisierung der Ziele führen. Das Projektziel ist, ein Preismodell für den kooperativen Betrieb von urbanen logistischen Einrichtungen mit zugehöriger Distribution durch KM-LDL zu identifizieren. Das Ergebnis soll die Ausgestaltung einer Ertragsmechanik als Referenz für den Betrieb von ULF sein. Die KM-LDL erhalten mit dem webbasierten Leitfaden ein systematisches Hilfsinstrument für die Ausgestaltung eines Preismodells.

Schlussbericht:

ULF_18291N_Abschlussbericht_final.pdf

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.

Schlussbericht:

1_Schlussbericht.pdf

Unternehmen identifizieren im Tagesgeschäft häufig vergleichbare Symptome, die auf eine geringe logistische Performance und damit Optimierungsbedarf schließen lassen. Maßnahmen zur Optimierung der logistischen Performance werden häufig rein zur Symptombekämpfung ausgewählt. Dadurch wird jedoch nicht die Ursache beseitigt, sodass die Effektivität der Maßnahmen und die Nachhaltigkeit ihrer Wirkung von Unternehmen häufig bemängelt wird. Der erwünschte Effekt einer Maßnahme tritt nur unzureichend ein und verursacht ggf. vermeidbare Kosten. Der Grund liegt in der Tatsache, dass die erkannten Symptome geringer logistischer Performance ihren Ursprung regelmäßig in ganz anderen Funktionsbereichen des Unternehmens haben. Zur Unterstützung von KMU wird im beantragten Forschungsvorhaben ein Vorgehensmodell zur multikausalen quantitativen Ursachenanalyse ausgearbeitet. Die strukturierte Darstellung von logistischen Wirkbeziehungen über mehrsstufige Ursachenebenen ist das Ziel. Um Mitarbeiter für die logistische Gestaltung der Lieferkette zu qualifizieren, erfolgt die Umsetzung in einem Softwaredemonstator in Kombination mit einem Workshop-Konzept. Insbesondere KMU profitieren von den Ergebnissen des Projekts, da ihnen ein standardisiertes, einfaches und aufwandsarmes Werkzeug zur Verfügung gestellt wird, das es ermöglicht Symptome einer geringen logistischen Performance differenziert zu analysieren und dabei deren Primärursache zu identifizieren. Zudem wird es bei der Auswahl aufwandsarmer und geeigneter Maßnahmen zur Behebung der Primärursachen unterstützen und somit eine Steigerung der logistischen Performance von KMU gewährleisten.

Schlussbericht:

2019_04_15_Schlussbericht_IGF-Vorhaben_19223N.pdf

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

Abschlussbericht_QuamFaB_IPH.pdf