Übersicht laufender Forschungsprojekte

Viele Logistikanwendungen (CKD, Luftfracht, Holzhandel) erfordern die Zusammenstellung inhomogener, teils ungleichförmiger Güter. Neben der volumenoptimierten Stapelung sind ggf. weitere Randbedingungen zu erfüllen, etwa die Reihenfolge, Stabilität und der Schwerpunkt sowie Hohlräume, die neben Instabilitäten eine Verformung der Güter, z.B. durch die Umreifung, begünstigen. Die Stapelung unter diesen Randbedingungen bedarf bislang der Erfahrung des Verladers.
Das rein volumenoptimierte Stapeln lässt sich als 3D-Bin-Packing-Problem mathematisch durch Algorithmen lösen. Implementierungen zur Ladungsträgerplanung berücksichtigen die erweiterten Randbedingungen darüber hinaus nicht. Die Planung von Palettenlagen erfolgt i.d.R. für identische, quaderförmige Objekte. Die Stabilität wird ausschließlich durch dafür definierte Muster berücksichtigt, für inhomogene Stapel bisher gar nicht. Ebenso erfolgt keine Planung von Füllteilen und Sicherungsmaßnahmen.
Eine zugängliche technische Umsetzung für das Problem konnte nicht identifiziert werden und begründet so den Forschungsbedarf.

Das Ziel des Forschungsvorhabens Orpheus ist die Verbesserung der Leistungsfähigkeit dieser Steuerungs- und Kommunikationsabläufe, was zu mehr einsetzbaren Fahrzeugen sowie robusterem Betrieb führen soll. Es sollen Lösungen zur effizienten drahtlosen Vernetzung unter Verwendung von Netzwerkcodierung anwendbar gemacht werden. Weiterhin soll durch eine dezentrale Kommunikationsstruktur ein skalierbares System geschaffen werden, in welches dynamisch weitere Teilnehmer hinzugefügt werden können, ohne die Logistikleistung des Systems negativ zu beeinflussen.

Das Potenzial einer dezentralen Schwarmkommunikation soll in ORPHEUS anhand existierender Funkstandards und Netzwerkprotokolle gezeigt werden. Die Ergebnisse in Form von ergänzenden Software-Komponenten können nachfolgend von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) integriert und mit bestehender Funk- und Prozessor-Hardware in vorhandenen Installationen und Produkten verwertet werden.

Der deutsche Maschinen- und Anlagenbau zeichnet sich im weltweiten Vergleich durch technologische Exzellenz, hohe Qualitätsstandards und oftmals eine kundenindividuelle Unikat- und Kleinserienfertigung aus. Zurzeit erfährt in der Branche das Thema Nachhaltigkeit eine stark steigende Bedeutung. Gesetzliche Berichtspflichten, wie bspw. die Richtlinie 2022/2464 der Europäischen Union hinsichtlich der Nachhaltigkeitsberichterstattung von Unternehmen, gelten noch nicht für kleine und mittlere Unternehmen; sie sind als Zulieferer jedoch indirekt betroffen und müssen zukünftig den CO₂-Fußabdruck (Product Carbon Footprint) ihrer Produkte ermitteln.

Ziel des Forschungsprojektes „acCO₂unt.log: Prozess- und designbasierte CO₂-Bilanzierung für Unikat- und Kleinserienfertiger des Maschinen- und Anlagenbaus am Beispiel von Logistikprozessen“ ist die Konzeption einer IT-Plattform mit interoperablen Product Carbon Footprint Services zur Datenerfassung und -analyse sowie zur Berechnung, Visualisierung und Prognose des CO₂-Fußabdrucks für kleine und mittlere Unternehmen bei Beschaffung, Produktion, Transport, Aufbau und Inbetriebnahme eines kundenspezifischen Unikats bzw. eines Produktes einer Kleinserie.

Dafür werden zunächst die gesetzlichen Vorgaben hinsichtlich ihrer Eignung auf die Ermittlung von CO₂-Äquivalenten anfallender Logistikprozesse überprüft, Informationsbedarfe für die CO₂-Bilanzierung von Produkten als CO₂-Fußabdruck abgeleitet und der die Logistikprozesse begleitende Informationsfluss modelliert. Anschließend erfolgt die Entwicklung eines flexibel erweiterbaren Informationsmodells zur CO₂-Bilanzierung als semantisches Modell (Ontologie). Diese Vorarbeiten dienen als Basis für die Konzeption der IT-Plattform und ihrer interoperablen Services für die Ermittlung und Bilanzierung sowie zur Prognose des CO₂-Fußabdrucks in der Designphase. Die Implementierung erfolgt als Demonstrator, um eine Evaluation anhand von Anwendungsszenarien bei mehreren Anwendern zu ermöglichen. Die Innovation liegt in der Schaffung eines praktikablen Zugangs für kleine und mittlere Unternehmen zur effizienten Bewertung des CO₂-Fußabdrucks einer Anlage.

Mit dem Forschungsvorhaben MEGAPHYS-opt – Beurteilungs- und Gestaltungsbausteine
für körperliche Belastungen in der Intralogistik – werden neue Beurteilungsmethoden
anwendungsorientiert aufbereitet. Körperliche Mischbelastungen, die bei vielen
intralogistischen Tätigkeiten bspw. durch das Handhaben von Lasten und das
Einnehmen von Körperzwangshaltungen auftreten, können damit in Hinblick auf die
Gesundheitsgefährdung analysiert und beurteilt werden. Weiterhin wird ein Verfahren
entwickelt, welches Verbesserungsmaßnahmen aufzeigt.
Das Forschungsvorhaben konzentriert sich auf Aspekte der innerbetrieblichen Logistik
von KMU`s, da gerade hier durch eine dynamische Geschäftsentwicklung und die
wirtschaftlichen Verhältnisse seltener (teure) Automatisierungslösungen implementiert
werden können. Flexible manuelle Tätigkeiten – oft unter ergonomisch ungünstigen
Bedingungen – spielen eine weitaus größere Rolle als in Großunternehmen. Sie sind
eine häufige Ursache von Muskel-Skelett-Erkrankungen, welche einen hohen Anteil an
Arbeitsunfähigkeitstagen und frühzeitigen Rentenzugängen haben.

 Im Vorhaben InOrt soll ein kostengünstiges, magnetfeldbasiertes System zur automatischen Erfassung von Objekten, KLTs und anderen Ladungsträgern mit RFID Kennzeichnung entwickelt werden (vgl. Grafik). Im Projekt soll damit ein Gesamtsystem zur Überwachung von behältergebundenen Materialflüssen auf Basis von niederfrequenter Ortung erarbeitet werden. Das System soll es ermöglichen, die Position sowie Entnahme und Bestückung von Behältern in Regalen durch die Ortung passiver Transponder festzustellen. Auf Basis der Technologie können zahlreiche industrielle Anwendungen realisiert werden, bspw. E-Kanban und eine verbrauchsgestützte Optimierung der Behälterpositionen nach ABC oder RSU. Der Lösungsansatz sieht vor, die Anzahl und Position der erfassten Objekte sowie die gelesenen Kennungen direkt mit digital hinterlegten Backendinformationen automatisch abzugleichen und zu validieren. Dadurch wird eine nahtlose Erfassung von bisher nur manuell nachträglich gemeldeten Prozessschritten und Materialflüssen realisiert. Durch Warnhinweise an Mitarbeitende können zudem direkt Maßnahmen initiiert werden. Mit dem System wird darüber hinaus eine Materialflussvisualisierung bei chaotischer Einlagerung der Güter ermöglicht. Eine Zustandsabbildung erfolgt unabhängig von den manuell durchgeführten Arbeitsabläufen.

Das Projekt GRANERGIZE hat das Ziel, einen Wissensgraphen für das Energiemanagement von Logistikimmobilien zu entwickeln. Dieser Wissensgraph wird die strukturierte Erfassung, Auswertung und sichere Bereitstellung von energetischen Verbrauchsdaten in Logistikimmobilien ermöglichen. Darüber hinaus wird er die Integration von Nutzungs-, Verbrauchs- und Einspeisedaten mit Standort-, Gebäude- und Umweltinformationen unterstützen. Diese Daten werden in geeigneter Form über Unternehmensgrenzen hinweg zugänglich sein.

Im Rahmen dieses Projekts wird ein semantisches Datenmodell einschließlich einer Domänen-Ontologie für Logistikimmobilien entstehen, das als Grundlage für den Wissensgraphen dient und für alle Akteure im Bereich Logistikimmobilien von Bedeutung ist. Um den Wissensgraphen mit Inhalten zu füllen und dessen Skalierbarkeit zu gewährleisten, wird auch ein Konzept für Anreize zur unternehmensübergreifenden Datennutzung entwickelt.

Dieses Projekt ist in Zusammenarbeit mit dem BVL Themenkreis Logistikimmobilien entstanden. Mehr Informationen dazu finden Sie hier.