Transfer Functions in Artificial Neural Networks - A Simulation-Based Tutorial

Artificial neural networks are based on computational units that resemble basic information processing properties of biological neurons in an abstract and simplified manner. Generally, these formal neurons model an input-output behaviour as it is also often used to characterize biological neurons. The neuron is treated as a black box; spatial extension and temporal dynamics present in biological neurons are most often neglected. Even though artificial neurons are simplified, they can show a variety of input-output relations, depending on the transfer functions they apply. This unit on transfer functions provides an overview of different transfer functions and offers a simulation that visualizes the input-output behaviour of an artificial neuron depending on the specific combination of transfer functions.

Performance Availability and Anticipatory Change Planning of Intralogistics Systems: A Simulation-Based Approach

In recent years, the ability to respond to real time changes in operations and reconfigurability in equipment are likely to become essential characteristics for next generation intralogistics systems as well as the level of automation, cost effectiveness and maximum throughput. In order to cope with turbulences and the increasing level of dynamic conditions, future intralogistics systems have to feature short reaction times, high flexibility in processes and the ability to adapt to frequent changes. The increasing autonomy and complexity in processes of today’s intralogistics systems requires new and innovative management approaches, which allow a fast response to (un)anticipated events and adaptation to changing environment in order to reduce the negative consequences of these events. The ability of a system to respond effectively a disruption depends more on the decisions taken before the event than those taken during or after. In this context, anticipatory change planning can be a usable approach for managers to make contingency plans for intralogistics systems to deal with the rapidly changing marketplace. This paper proposes a simulation-based decision making framework for the anticipatory change planning of intralogistics systems. This approach includes the quantitative assessments based on the simulation in defined scenarios as well as the analysis of performance availability that combines the flexibility corridors of different performance dimensions. The implementation of the approach is illustrated on a new intralogistics technology called the Cellular Transport System.

The art to keep in touch: The ''good use'' of Lagrange multipliers

Physically-based modeling for computer animation allows to produce more realistic motions in less time without requiring the expertise of skilled animators. But, a computer animation is not only a numerical simulation based on classical mechanics since it follows a precise story-line. One common way to define aims in an animation is to add geometric constraints. There are several methods to manage these constraints within a physically-based framework. In this paper, we present an algorithm for constraints handling based on Lagrange multipliers. After few remarks on the equations of motion that we use, we present a first algorithm proposed by Platt. We show with a simple example that this method is not reliable. Our contribution consists in improving this algorithm to provide an efficient and robust method to handle simultaneous active constraints.

Simulation als Methode zur Konzipierung vernetzter, getakteter Montagesysteme für variantenreiche Produkte

Die Montage von Produkten in getakteten Fließstraßen als Alternative zu ortsfesten Varianten führt in der Regel zur Verbesserung der logistischen Zielerfüllung. Das volle Potential dieser Organisationsart wird jedoch weitgehend nur für standardisierte Produkte mit hohen Stückzahlen erschlossen. Hindernisse zur Produktion variantenreicher Großerzeugnisse mit volatilen Arbeitsinhalten in einer Fließstraße bestehen vor allem in der Beherrschung der Komplexität in Bezug auf dazu erforderliche flexible Arbeitszeitmodelle, optimierte Produktreihenfolgen sowie operative Taktzeitvariationen. Sollen mehrere Fließstraßen mit differenzierten Produktionsparametern gekoppelt werden, steigt der Anspruch noch einmal erheblich. Bei der Konzipierung und Erprobung geeigneter Organisationsmodelle auf Basis diverser Produktionsszenarien kann auf den Einsatz der Simulationstechnik nicht verzichtet werden.

Simulative study of the decentralized control of complex conveyor networks

Decentralised controls offer advantages for the implementation as well as the operation of controls of steady conveyors. Such concepts are mainly based on RFID. Due to the reduced expense for appliances and software, however, the plant behaviour cannot be determined as accurately as in centrally controlled systems. This article describes a simulation-based method by which the performances of these two control concepts can easily be evaluated in order to determine the suitability of the decentralised concept.

Simulationsgestützte Untersuchung der Spurtreue von Routenzügen

Für den innerbetrieblichen Transport und besonders für die Materialversorgung in der Produktion werden zunehmend Routenzüge eingesetzt, die aus einem Schleppfahrzeug und bis zu fünf Anhängern bestehen. Um gute Manövrierbarkeit und einen geringen Platzbedarf zu gewährleisten, sollten Routenzuganhänger möglichst spurtreu sein. In diesem Beitrag wird die Spurtreue exemplarisch für zwei am Markt verfügbare Anhänger für Routenzüge mit zwei ungelenkten und vier gelenkten Rädern untersucht. Hierfür wird zunächst ein Gütekriterium definiert, das die maximale Abweichung von der Spurtreue quantitativ erfasst. Außerdem werden Testszenarien vorgeschlagen, um die verschiedenen Fahrwerks- und Lenkkonzepte vergleichen zu können. Mit Hilfe eines entwickelten analytischen Modells werden die Abweichungen in der Spurtreue bei stationärer Kreisfahrt für die zwei gewählten Konzepte berechnet und dargestellt. Zusätzlich wird eine Mehrkörper-Simulation, die eine tiefere physikalische Modellierung und die Untersuchung komplexerer Fahrmanöver erlaubt, durchgeführt und mit den analytischen Ergebnissen verglichen. Es kann gezeigt werden, dass neben der Lenkkinematik weitere Parameter wie das Schräglaufverhalten der Reifen Einfluss auf die Spurtreue haben.

Simulationsgestützte Entwicklung eines Lenkkonzeptes für Routenzüge

Schleppzüge haben für den innerbetrieblichen Materialtransport in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen. Wichtige Eigenschaften sind die Manövrierbarkeit und die Spurtreue, da sie maßgeblich den Flächenbedarf bestimmen. In diesem Beitrag wird das Nachlaufverhalten von Schleppzügen, die sich durch ihr Fahrwerks- und Lenkkonzept unterscheiden, untersucht sowie eine neue Lenkkinematik vorgestellt. Um die Spurtreue der verschiedenen Konzepte objektiv vergleichen zu können, werden zunächst Fahrmanöver und ein Gütekriterium definiert, so dass die Abweichungen von der Spurtreue quantitativ beschrieben und verglichen werden können. Mit einem in diesem Beitrag vorgestellten analytischen Modell können bereits für die stationäre Kreisfahrt wichtige Aus-sagen über die Spurabweichungen getroffen werden. Zu-sätzlich werden Simulationen durchgeführt, die eine tiefere physikalische Modellierung und die Untersuchung komple-xerer Fahrmanöver erlauben. Außerdem wird dargestellt, dass auch die Art des Fahrmanövers Einfluss auf die Spurabweichung hat. Fahrwerks- und Lenkkonzepte, die bei stationärer Kreisfahrt ein sehr gutes Nachlaufverhalten aufweisen und bisher als spurtreu bezeichnet wurden, zeigen beim Ein- oder Ausfahren aus der Kurve zum Teil erhebliche Spurabweichungen. Mit diesen Erkenntnissen wird ein neues Lenkkonzept vorgestellt, das sich insbesondere durch einen sehr einfachen Aufbau sowie eine hohe Spurtreue auszeichnet.