Verfügbarkeit intralogistischer Systeme

Bei der Entwicklung und Auslegung komplexer Materialflusssysteme bilden heutzutage die Erreichung einer hohen Leistungsfähigkeit bei vergleichsweise niedrigen Kosten und einem hohen Servicegrad die maßgeblichen Zielkriterien. In zweiter Reihe eng damit verbunden ist der Kennwert Verfügbarkeit, der das Verhältnis zwischen der Ausfall- und der theoretischen Nutzungszeit dieser Systeme beschreibt. Der Kennwert Verfügbarkeit wird für technische Systeme allgemein in einer Vielzahl unterschiedlicher Richtlinien und Normen definiert. Einige davon sind speziell auf den Bereich der Materialflusssysteme ausgerichtet und dokumentieren auch Berechnungsansätze für die Verfügbarkeit. Trotz dieser Anleitungen ist die Analyse und Bewertung von Verfügbarkeitskennwerten bei der Entwicklung und Inbetriebnahme von Materialflusssystemen wiederholt Gegenstand von Auseinandersetzungen zwischen Kunden und Lieferanten. Der vorliegende Beitrag analysiert diese Situation und skizziert Lösungsansätze.

Verfügbarkeit und Leistung – Synthese zweier Kennwerte für die anforderungsgerechte Planung intralogistischer Systeme

Hohe Leistungsfähigkeit bei niedrigen Kosten sowie hoher Servicegrad und Flexibilität bilden die maßgeblichen Zielkriterien für intralogistische Systeme. Die daraus resultierende Anforderung der Systembetreiber nach einer adäquaten Leistungserbringung ist im Wesentlichen als mengen- und zeitgerechte Bewältigung der in das System eingegebenen Last zu verstehen. Bei der Erfüllung dieser dynamischen Anforderungen sind insbesondere drei Faktoren zu berücksichtigen, die einen Einfluss auf die Leistungserbringung besitzen. Hierbei handelt es sich um die technische Verfügbarkeit, die maximale Leistungsfähigkeit (Grenzleistung) sowie die Steuerungsstrategie auf operativer bzw. dispositiver Ebene. Die Untersuchung des Zusammenwirkens dieser Faktoren und die Zusammenführung dieser zu einem integrativen Berechnungsmodell sind Gegenstand aktueller Forschungsarbeiten am Lehrstuhl für Förder- und Lagerwesen. Ziel hierbei ist es, bereits im Rahmen der Systemplanung die zu erwartende, tatsächlich nutzbare Systemleistung zu ermitteln und bei der Systemgestaltung zu berücksichtigen, ohne hierfür aufwändige Simulationsstudien durchführen zu müssen. Der folgende Beitrag fasst die im Rahmen des Sonderforschungsbereich 696 der Deutschen Forschungsgemeinschaft erarbeiteten Ergebnisse aus dem Bereich der technischen Verfügbarkeit zusammen und gibt einen Ausblick auf weitere Arbeiten, die zur Entwicklung des integrierten Berechnungsmodells der Leistungsverfügbarkeit notwendig sind.

Laser-Sintern. Die Schluesseltechnologie des e-Manufacturing TM

e-Manufacturing™, das ist die schnelle, flexible und kostengünstige Fertigung von Produkten, Formen/Werkzeugen oder Modellen direkt aus elektronischen Daten. e-Manufacturing™ schließt Rapid Prototyping, Rapid Tooling oder Rapid Manufacturing ein, geht aber zugleich weit über den Gedanken der schnellen Verfügbarkeit hinaus. Zwar wird auch in Zukunft die schnelle Produktentwicklung eine immer wichtigere Rolle spielen, bei der e-Manufacturing™ für ein verkürztes Time to Market sorgt, Entwicklungskosten verringert und zur Risikominimierung beiträgt. Darüber hinaus entstehen aber auch neue Geschäftsmodelle, da Kleinserienproduktion, steigende Variantenvielfalt und eine individualisierte Produktion (Mass Customization) plötzlich möglich und wirtschaftlich sind und sich neue Logistikkonzepte wie (Spare) parts on demand entwickeln. Die neue Konstruktionsfreiheit des Laser-Sinterns ermöglicht neue Produktkonzepte. Minimale Einschränkungen durch das Fertigungsverfahren erlauben funktionelle Integration und die Fertigung des „Unmöglichen“, da kreisförmige und lineare Werkzeugbewegungen das Produktdesign nicht mehr beeinflussen bzw. limitieren. Auch die Fertigungskonzepte unterliegen einem Wandel und werden deutlich flexibler. Werkzeuglose Produktion, losgrößenangepasste Fertigung und dezentrale Fertigung on demand sind die Schlagworte der Zukunft. Der vorliegende Beitrag zeigt Beispiele für den erfolgreichen kommerziellen Einsatz von Laser-Sintern in allen Phasen des Produktlebenszyklus. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der direkten Herstellung von Funktionsteilen in der Serienfertigung. Die entscheidenden Faktoren für eine erfolgreiche Einführung und Anwendung von e-Manufacturing™ werden diskutiert. Der Beitrag zeigt auf, wie die neuesten technologischen Innovationen im Laser-Sintern, speziell zur Produktivitätssteigerung, das Spektrum der Anwendungsfelder erweitern, in denen dieses Fertigungsverfahren kostengünstige Lösungen bietet.

RFID-Technologie : Bindeglied zwischen Informationsfluss und Materialfluss. Wie zuverlässig sind die Identifikationsvorgänge?

Mit der zunehmenden Komplexität der Logistikketten ist auch der Anspruch an die Informationstransparenz gestiegen. Hier ergibt sich durch den Einsatz intelligenter RFID -Technologie eine weitere Möglichkeit zur Op-timierung und Steuerung der eingesetzten Kapazitäten, denn so ist eine Identifikation und Verfolgung von Waren und Gütern entlang der gesamten Supply Chain möglich. Jedes Produkt ist zu jeder Zeit genau lokalisierbar und kann eine Fülle an aktuellen und historischen Daten liefern. Durch den Einsatz der RFID-Technologie kann das Zusammenspiel von Materialfluss und Informationsfluss zwischen den einzelnen Prozessschritten optimiert werden. Damit ist gewährleistet, dass alle erforderlichen Daten zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort sind. Die dezentrale Bereitstellung und Veränderung von Daten ermöglicht eine flexible, dezentrale Steuerung logistischer Systeme. Weitere Vorteile der RFID - Komponenten sind beispielsweise, dass sie individuell beschreibbar sind und ihre Identifikation selbst über begrenzte Entfernungen und ohne Sichtkontakt zwischen Tag und Lesegerät möglich ist. Durch den Einsatz von RFID-Transpondern eröffnen sich Potentiale in Richtung Prozesssicherheit, Reduzierung der Logistikkosten oder auch Verfügbarkeit der Produkte. Diese Vorteile hängen jedoch nicht zuletzt von der Zuverlässigkeit der Identifikationsvorgänge ab. Die unbestrittenen Potentiale, die durch Einsatz von RFID-Elementen erschlossen werden können, sind nur dann nutzbar, wenn die nun dezentral an den Waren oder Ladeeinheiten zugeordneten Informationen an den benötigten Stellen zuverlässig abgerufen werden können. Die Kommunikation zwischen Transponder und Lese- /Schreibeinrichtung wird durch unterschiedliche Materialen, wie z.B. Metall, die die Funkverbindung beeinflussen erschwert. Die Zuverlässigkeit dieser Kommunikation wird anhand von Versuchen, mit unterschiedlichen Füllmaterialien und unterschiedlichen Anordnungen der Transponder an den Ladeeinheiten, ermittelt.

Entwicklung eines Verfahrens und einer Anlage zum Sortieren von Altkorken

Der Naturwerkstoff Kork wird dank seiner elastischen Eigenschaft und seines guten Wärmeisolationsverhaltens in Industrieprodukten, in der Baustofftechnologie, als Flaschenverschlüsse und in Freizeitprodukten eingesetzt. Aufgrund des Preises und der Verfügbarkeit des Werkstoffs werden Korkprodukte heute wiederverwertet. Den größten Anteil der Altkorken stellen dabei die Flaschenverschlüsse dar. Da sich in den letzten Jahren Kunststoffweinstopfen aufgrund ihrer konstanten Qualität immer größerer Beliebtheit erfreuen, sind diese auch immer häufiger an den Sammelstellen für Altkorken wieder zu finden. Eine manuelle Trennung der Kunststoffflaschenstopfen von den Naturkorken vor der Wiederverwertung ist sehr zeitaufwändig, weshalb die Forderung entstand diesen Prozess zu automatisieren. Da keine entsprechenden Maschinen verfügbar sind, musste ein neues Verfahren und eine Anlage zum Erfüllen dieser Aufgabe entwickelt werden. Dieser Beitrag stellt die wichtigsten Schritte von den wissenschaftlichen Untersuchungen bis zur Entstehung des Prototyps einer Korksortieranlage vor.

Mit Kopierbarkeit ist grundsätzlich ein Versprechen verknüpft

Der Psychologe Stephan Grünewald ist einer der Mitbegründer des Kölner Marktforschungsinstitutes rheingold. Das Institut versucht, Marktprozessen durch qualitative Interviews und psychologische Analyse auf die Schliche zu kommen. Die Grundüberlegung: auch bei alltäglichen Gewohnheiten, Lebensstil und Kaufentscheidungen spielten psychologische Prozesse eine bestimmende Rolle. Ergebnisse aus diesen Interviews verarbeitete Grünewald kürzlich in seinem Buch Deutschland auf der Couch (Frankfurt a.M.: Campus). Daniel Buggert und Karl R. Kegler sprachen mit Stephan Grünewald über die Bedeutung von Kopien, Lebensentwürfen und Medieneinflüssen in der Architektur.

Direkte generative Fertigung von Schmiedegesenken eröffnet neue Möglichkeiten

Umformwerkzeuge sind eine neue und bislang nicht erforschte Anwendung generativ gefertigter Werkzeuge. Der Vortrag präsentiert ein Fallbeispiel, bei dem ein typisches Schmiedeteil mit recht komplexer Geometrie erfolgreich unter Verwendung eines generativ gefertigten Schmiedegesenks hergestellt werden konnte. Die Marktanforderungen zur frühestmöglichen Verfügbarkeit echter Schmiedeteile werden dargestellt. Die gesamte Prozesskette von der 3D-CAD-Werkzeugkonstruktion über die Schmiedeprozesssimulation, das Laserstrahlschmelzen der Gesenkeinsätze und die Gesenkmontage bis hin zu den eigentlichen Schmiedeversuchen unter produktionsähnlichen Bedingungen wird dargestellt und mit konventioneller Schmiedegesenkkonstruktion und ‑fertigung verglichen. Die Vorteile und Besonderheiten der generativen Prozesskette werden herausgestellt. Die gefertigten Schmiedeteile werden hinsichtlich Formfüllung, Maßhaltigkeit und Gefüge mit konventionell geschmiedeten Teilen verglichen. Die Lieferzeit der generativ gefertigten Schmiedegesenke wird der von konventionell hergestellten gegenübergestellt, ebenso die Kosten, um die Vorteile des Einsatzes generativer Fertigung herauszustellen. Es werden Randbedingungen beschrieben, unter denen die generative Fertigung von Schmiedegesenken technisch und wirtschaftlich sinnvoll ist.

Darstellung von Entscheidungskriterien zur Produktion und Distribution von Online-Vorlesungen

Das Interesse an Online-Vorlesungen, -Vorträgen oder -Präsentationen für E-Learning hat deutlich zugenommen. Hierfür gibt es eine Reihe von Gründen, die mit neuen Formen der Produktion und Distribution von Online-Vorlesungen zusammenhängen. Mit der Verfügbarkeit von Rapid-Authoring-Werkzeugen wird der Workflow für die Erstellung und den Einsatz von Online-Vorlesungen erleichtert und flexibilisiert. Hierbei ist zu beobachten, dass durch die Vielzahl der Möglichkeiten im Workflow zunehmend individuelle Rahmenbedingungen und Anforderungen berücksichtigt werden können. Der folgende Beitrag beschreibt diese Veränderungen. Er fasst die Optionen im Prozess der Produktion und Distribution von Online-Vorträgen im Internet zusammen. Ein solcher Überblick über das Themengebiet ist erforderlich für das Herausarbeiten eines individuellen Workflows. Hierzu werden Entscheidungskriterien für die Auswahl von Werkzeugen und Plattformen dargestellt und die mediendidaktischen Implikationen diskutiert.

Dynamic merge of discrete goods flow – Impact on throughput and efficiency

Continuous conveyors with a dynamic merge were developed with adaptable control equipment to differentiate these merges from competing Stop-and-Go merges. With a dynamic merge, the partial flows are manipulated by influencing speeds so that transport units need not stop for the merge. This leads to a more uniform flow of materials, which is qualitatively observable and verifiable in long-term measurements. And although this type of merge is visually mesmerizing, does it lead to advantages from the view of material flow technology? Our study with real data indicates that a dynamic merge shows a 24% increase in performance, but only for symmetric or nearly symmetric flows. This performance advantage decreases as the flows become less symmetric, approaching the throughput of traditional Stop-and-Go merges. And with a cost premium for a continuous merge of approximately 10% due to the additional technical components (belt conveyor, adjustable drive engines, software, etc.), this restricts their economical use.

Robustheit – eine Anforderung an intralogistische Systeme

Zuletzt häuften sich Erwähnungen des Begriffs 'Robustheit' in Veröffentlichungen, die die Intralogistik betreffen. Der vorliegende Beitrag bietet einen Überblick über einige dieser Sichtweisen, beleuchtet ergänzend eine Reihe relevanter Aspekte und begründet den Vorschlag einer Ausrichtung von 'Robustheit' in der Intralogistik auf die Verringerung unternehmerischer Risiken.

Geänderte Zielsetzungen bei der Konfiguration und dem Betrieb von Fließmontagesystemen und deren Berücksichtigung in der Fachliteratur

Ursprünglich zielte die Gestaltung von Montagesystemen in Form von Fließsystemen auf eine gleichmäßig hohe Stückzahl eines einzelnen Produkts bei hohem Automatisierungsgrad ab. Aus Gründen wie z.B. ständig zunehmende Anforderungen durch Kundenwünsche oder Absatzveränderungen sind die Montageprozesse fortwährend an die veränderten Rahmenbedingungen anzupassen. In diesem Zusammenhang gewinnen Gesichtspunkte wie Flexibilität, höhere Verfügbarkeit bzw. Nutzungsgrade, Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit stärker an Bedeutung. Die Konfiguration und Planung von Fließmontagesystemen erfolgt i.d.R. durch die Zerlegung der gesamten Planungsprobleme in kleine Teilprobleme, die durch unterschiedliche Planungsmaßnahmen bzw. systematische Planungs-schritte lösbar sind. Mit den vorstehenden Hinweisen ist außerdem nur ein Teil der Gesichtspunkte aufgeführt, die aus heutiger Sicht zu geänderten (ergänzten) Zielsetzungen führen. Der Beitrag wird diese Veränderungen durch Darstellung eines sinnvollen zielführenden Katalogs von Zielsetzungen und dessen Abgleich mit der Fachliteratur nachvollziehbar machen.

Action Research and Learning Analytics in Higher Education

Teaching is a dynamic activity. It can be very effective, if its impact is constantly monitored and adjusted to the demands of changing social contexts and needs of learners. This implies that teachers need to be aware about teaching and learning processes. Moreover, they should constantly question their didactical methods and the learning resources, which they provide to their students. They should reflect if their actions are suitable, and they should regulate their teaching, e.g., by updating learning materials based on new knowledge about learners, or by motivating learners to engage in further learning activities. In the last years, a rising interest in ‘learning analytics’ is observable. This interest is motivated by the availability of massive amounts of educational data. Also, the continuously increasing processing power, and a strong motivation for discovering new information from these pools of educational data, is pushing further developments within the learning analytics research field. Learning analytics could be a method for reflective teaching practice that enables and guides teachers to investigate and evaluate their work in future learning scenarios. However, this potentially positive impact has not yet been sufficiently verified by learning analytics research. Another method that pursues these goals is ‘action research’. Learning analytics promises to initiate action research processes because it facilitates awareness, reflection and regulation of teaching activities analogous to action research. Therefore, this thesis joins both concepts, in order to improve the design of learning analytics tools. Central research question of this thesis are: What are the dimensions of learning analytics in relation to action research, which need to be considered when designing a learning analytics tool? How does a learning analytics dashboard impact the teachers of technology-enhanced university lectures regarding ‘awareness’, ‘reflection’ and ‘action’? Does it initiate action research? Which are central requirements for a learning analytics tool, which pursues such effects? This project followed design-based research principles, in order to answer these research questions. The main contributions are: a theoretical reference model that connects action research and learning analytics, the conceptualization and implementation of a learning analytics tool, a requirements catalogue for useful and usable learning analytics design based on evaluations, a tested procedure for impact analysis, and guidelines for the introduction of learning analytics into higher education.

Beitrag einer nutzungsabhängigen Instandhaltung zur Planung von Leistungsverfügbarkeit

Stets darauf bedacht, die Anlagen- und Maschinenverfügbarkeit bei möglichst geringem Ressourceneinsatz zu gewährleisten, wird die Rolle der Instandhaltung als unternehmerischer Wertschöpfungsfaktor immer bedeutsamer. Voraussetzung für eine Nutzbarmachung bestehender Potentiale sind neue Werkzeuge und Ansätze, deren Umsetzung eine effiziente Sicherstellung von Verfügbarkeit ermöglicht. Vor diesem Hintergrund wurde im Teilprojekt C3 des DFG Paketantrags 672 ein Konzept zur nutzungsabhängigen Instandhaltung entwickelt. Auf Grundlage des bestehenden Zusammenhangs von Nutzung und Abnutzung risikobehafteter Bauteile intralogistischer Systeme können damit die durch zukünftige Systemlasten hervorgerufenen Beanspruchungen antizipiert werden. Instandhaltungsmaßnahmen und technische Verfügbarkeiten werden dadurch anforderungsgerecht und ressourcen-optimal planbar.

Rahmenwerk für zielgruppenorientiertes Blended E-Learning im MINT-Bereich im Kontext des Lebenslangen Lernens

Das heutige Leben der Menschen ist vom Internet durchdrungen, kaum etwas ist nicht „vernetzt“ oder „elektronisch verfügbar“. Die Welt befindet sich im Wandel, die „Informationsgesellschaft“ konsumiert in Echtzeit Informationen auf mobilen Endgeräten, unabhängig von Zeit und Ort. Dies gilt teilweise auch für den Aus- und Weiterbildungssektor: Unter „E-Learning“ versteht man die elektronische Unterstützung des Lernens. Gelernt wird „online“; Inhalte sind digital verfügbar. Zudem hat sich die Lebenssituation der sogenannten „Digital Natives“, der jungen Individuen in der Informationsgesellschaft, verändert. Sie fordern zeitlich und räumlich flexible Ausbildungssysteme, erwarten von Bildungsinstitutionen umfassende digitale Verfügbarkeit von Informationen und möchten ihr Leben nicht mehr Lehr- und Zeitplänen unterordnen – das Lernen soll zum eigenen Leben passen, lebensbegleitend stattfinden. Neue „Lernszenarien“, z.B. für alleinerziehende Teilzeitstudierende oder Berufstätige, sollen problemlos möglich werden. Dies soll ein von der europäischen Union erarbeitetes Paradigma leisten, das unter dem Terminus „Lebenslanges Lernen“ zusammengefasst ist. Sowohl E-Learning, als auch Lebenslanges Lernen gewinnen an Bedeutung, denn die (deutsche) Wirtschaft thematisiert den „Fachkräftemangel“. Die Nachfrage nach speziell ausgebildeten Ingenieuren im MINT-Bereich soll schnellstmöglich befriedigt, die „Mitarbeiterlücke“ geschlossen werden, um so weiterhin das Wachstum und den Wohlstand zu sichern. Spezielle E-Learning-Lösungen für den MINT-Bereich haben das Potential, eine schnelle sowie flexible Aus- und Weiterbildung für Ingenieure zu bieten, in der Fachwissen bezogen auf konkrete Anforderungen der Industrie vermittelt wird. Momentan gibt es solche Systeme allerdings noch nicht. Wie sehen die Anforderungen im MINT-Bereich an eine solche E-Learning-Anwendung aus? Sie muss neben neuen Technologien vor allem den funktionalen Anforderungen des MINTBereichs, den verschiedenen Zielgruppen (wie z.B. Bildungsinstitutionen, Lerner oder „Digital Natives“, Industrie) und dem Paradigma des Lebenslangen Lernens gerecht werden, d.h. technische und konzeptuelle Anforderungen zusammenführen. Vor diesem Hintergrund legt die vorliegende Arbeit ein Rahmenwerk für die Erstellung einer solchen Lösung vor. Die praktischen Ergebnisse beruhen auf dem Blended E-Learning-System des Projekts „Technische Informatik Online“ (VHN-TIO).

Leistungsorientierte Bewertung und Auswahl von Materialbereitstellungsstrategien mittels Fuzzy Axiomatic Design

Eine effiziente Gestaltung von Materialbereitstellungsprozessen ist eine entscheidende Voraussetzung für die Sicherstellung einer hohen Verfügbarkeit von Materialien in der Montage. Die Auswahl adäquater Bereitstellungsstrategien muss sich stets an den Anforderungen des Materialbereitstellungsprozesses orientieren. Die Leistungsanforderungen an eine effektive Materialbereitstellung werden maßgeblich durch den Montageprozess determiniert. Diesen Leistungsanforderungen ist eine passgenaue Materialbereitstellungsstrategie gegenüberzustellen. Die Formulierung der Leistungsanforderungen kann dabei in qualitativer oder quantitativer Form erfolgen. Allein die Berücksichtigung quantitativer Daten ist unzureichend, denn häufig liegen zum Zeitpunkt der Planung weder belastbare quantitative Daten vor, noch erscheint der Aufwand zu deren Ermittlung angemessen. Zudem weisen die herkömmlichen Methoden, die im Rahmen der Auswahl von Materialbereitstellungsstrategien häufig eingesetzt werden, den Nachteil auf, dass eine Nichterfüllung einer bestimmten Leistungsanforderung durch eine besonders gute Erfüllung einer anderen Leistungsanforderung kompensiert werden kann (Zeit vs. Qualität). Um die Auswahl einer Materialbereitstellungsstrategie unter Berücksichtigung qualitativer und quantitativer Anforderungen durchführen zu können, eignet sich in besonderer Weise die Methode des Fuzzy Axiomatic Designs. Diese Methode erlaubt einen Abgleich von Anforderungen an den Materialbereitstellungsprozess und der Eignung unterschiedlicher Materialbereitstellungsstrategien.