Distributed Control Nodes for Material Flow System Controls on the Example of Unit Load Conveyor and Sorter Facilities

The Chair of Transportation and Ware-housing at the University of Dortmund together with its industrial partner has developed and implemented a decentralized control system based on embedded technology and Internet standards. This innovative, highly flexible system uses autonomous software modules to control the flow of unit loads in real-time. The system is integrated into Chair’s test facility consisting of a wide range of conveying and sorting equipment. It is built for proof of concept purposes and will be used for further research in the fields of decentralized automation and embedded controls. This presentation describes the implementation of this decentralized control system.

Performance Evaluation of Material Flow Systems in Discrete Time

Im folgenden Beitrag werden zeitdiskrete analytische Methoden vorgestellt, mit Hilfe derer Informations- und Materialflüsse in logistischen Systemen analysiert und bewertet werden können. Bestehende zeitdiskrete Verfahren sind jedoch auf die Bearbeitung und Weitergabe in immer gleichen Mengen („One Piece Flow“) beschränkt. Vor allem in Materialflusssystemen kommt es, bedingt durch die Zusammenfassung von Aufträgen, durch Transporte und durch Sortiervorgänge, zur Bildung von Batches. Daher wurden analytische Methoden entwickelt, die es ermöglichen, verschiedene Sammelprozesse, Batchankünfte an Ressourcen, Batchbearbeitung und Sortieren von Batches analytisch abzubilden und Leistungskenngrößen zu deren Bewertung zu bestimmen. Die im Rahmen der Entwicklungsarbeiten entstandene Software-Lösung „Logistic Analyzer“ ermöglicht eine einfache Modellierung und Analyse von praktischen Problemen. Der Beitrag schließt mit einem numerischen Beispiel.

Control concept for autonomous changeable material flow systems

Today’s material flow systems for mass customization or dynamic productions are usually realized with manual transportation systems. However new concepts in the domain of material flow and device control like function-oriented modularization and intelligent multi-agent-systems offer the possibility to employ changeable and automated material flow systems in dynamic production structures. These systems need the ability to react on unplanned and unexpected events autonomously.

Technical throughput of material flow systems required to achieve design flow – determined by simulation with aniteration algorithm

This article deals with complex material flow systems and series connections of conveyor and op-erating elements. These can be characterised by a specific availability. The thus resultant overall availabil-ity of necessary “technical throughput” of the individual elements for the achievement of a specified throughput. When the conveyor and operating elements are subjected to a stochastic distribution, the interposition of buffers is necessary but these can also lead to a reduction of the necessary throughput due faults. The system behaviour of complex installations can only be investigated by simulation. The parame-ter changes required in order to achieve specific target values can also be determined by simulation runs in iteration loops.

Development of a novel material flow simulation model for the integration of spatial and process relevant information

Simulation techniques are almost indispensable in the analysis of complex systems. Materials- and related information flow processes in logistics often possess such complexity. Further problem arise as the processes change over time and pose a Big Data problem as well. To cope with these issues adaptive simulations are more and more frequently used. This paper presents a few relevant advanced simulation models and intro-duces a novel model structure, which unifies modelling of geometrical relations and time processes. This way the process structure and their geometric relations can be handled in a well understandable and transparent way. Capabilities and applicability of the model is also presented via a demonstrational example.

Unterstützung des Managements von großen Netzen in der Logistik durch die systematische Bereitstellung von Methodenwissen

Das Management komplexer, interorganisatorischer und durch eine Vielzahl unterschiedlicher Beziehungen miteinander verknüpfter Strukturen und Prozesse, wie sie großen Netzen der Logistik zu-grunde liegen, stellt für die verantwortlichen Akteure eine anspruchsvolle Aufgabe dar. Der nachfolgende Beitrag stellt einen systematischen Ansatz vor, mit dem Netzwerkmanager bei der Erfüllung dieser Auf-gabe durch eine verbesserte Informationsgrundlage über verfügbare Methoden und Gestaltungsoptionen unterstützt werden sollen. Exemplarisch demonstriert wird die Funktionsweise dieses Ansatzes anhand des umfangreichen Instrumentariums des Netzwerk-Controlling, welches zur Schaffung von Transparenz in den unternehmensübergreifenden Prozessen zur Verfügung steht.

RFID Transponders : Link between information and material flows. How reliable are identification procedures?

Along with the growing complexity of logistic chains the demand for transparency of informations has increased. The use of intelligent RFID-Technology offers the possibility to optimize and control all capacities in use, since it enables the identification and tracking of goods alongside the entire supply chain. Every single product can be located at any given time and a multitude of current and historical data can be transferred. The interaction of the flow of material and the flow of information between the various process steps can be optimized by using RFID-Technology since it guarantees that all required data is available at the right time and at the right place. The local accessibility and convertibility of data allows a flexible, decentralised control of logistic systems. As additional advantages of RFID-Components can be considered that they are individually writable and that their identification can be achieved over considerable distances even if there is no intervisibility between tag and reader. The use of RFID-Transponder opens up new potentials regarding process security, reduction of logistic costs or availability of products. These advantages depend on reliability of the identification processes. The undisputed potentials that are made accessible by the use of RFID-Elements can only be beneficial when the informations that are decentralised and attached to goods and loading equipment can be reliably retrieved at the required points. The communication between tag and reader can be influenced by different materials such as metal, that can disturbed or complicate the radio contact. The communications reliability is subject of various tests and experiments that analyse the effects of different filling materials as well as different alignments of tags on the loading equipment.

Beitrag zur Prozessstandardisierung in der Intralogistik

Ein dynamisches Umfeld erforderte die permanente Anpassung (intra-)logistischer Prozesse zur Aufrechterhaltung der Leistungs- und Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen. In der Standardisierung von Prozessen und in unternehmensübergreifenden Prozessmodellen wurden Schlüsselfaktoren für ein effizientes Geschäftsprozessmanagement gesehen, insbesondere in Netzwerken. In der Praxis fehlten wissenschaftlich fundierte und detaillierte Referenzprozessmodelle für die (Intra-)Logistik. Mit der Erforschung und Entwicklung eines Referenzprozessmodells und der prototypischen Realisierung einer Prozess-Workbench zur generischen Erstellung wandelbarer Prozessketten wurde ein Beitrag zur Prozessstandardisierung in der Logistik geleistet. Im Folgenden wird der beschrittene Lösungsweg dargestellt, der erstens aus der Entwicklung eines Metamodells für die Referenzmodellierung, zweitens aus dem empirischen Nachweis der Generierung eines Referenzprozessmodells aus „atomaren“ Elementen und drittens aus der Modellevaluation bestand.

The service bundle design in a digital environment

Der Artikel behandelt das Projektieren der Produkt-Service-Verbindung vom Standpunkt der Informationsintegration aus. Der Autor erläutert grundlegende Unterschiede zwischen dem traditionellen und dem modernen Operationsmanagementkonzept. Ergänzend wird die Rolle der logistischen Unterstüzungsanalyse wird betrachtet. Der Artikel stellt das Konzept von CALS (Continuous Acquisition and Life cycle Support) dar, welches als Umgebung, die Datenverteilung zwischen den in den Entwicklungsprozess beteiligten Geschäftspartnern ermöglicht.

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.

Lagerverwaltung und Bestandsmanagement in dezentral gesteuerten Systemen

Die Verwaltung von Lagerbeständen in Unternehmen muss erhebliche Anforderungen an die Datenverfügbarkeit, -sicherheit und -konsistenz erfüllen. Dies wird heute durch eine zentrale Datenhaltung in Lagerverwaltungssystemen gewährleistet. Auf der anderen Seite ist in vielen Bereichen (z. B. Materialfluss- und Transportsteuerung, Produktionssteuerung) eine Entwicklungstendenz in Richtung dezentraler Steuerungsstrategien zu beobachten, welche eine erhöhte Flexibilität und reduzierte Komplexität versprechen. Im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekts werden im vorliegenden Beitrag Konzepte zur verteilten Gestaltung von Lagerverwaltungssystemen vorgestellt und diskutiert.

„RFID - Systematische Versuche für den zuverlässigen Einsatz in der Logistik“

Mit zunehmender Komplexität und Vielfalt der Logistikprozesse steigt der Stellenwert der eingesetzten Informationstechnologien. Die den Warenfluss begleitenden bzw. vorhereilenden Informationen sind erforderlich, um Waren identifizieren und Unternehmensressourcen optimal einsetzen zu können. Als Beispiel ist der klassische Wareneingang zu nennen. Durch die Avisierung von Menge und Art eingehender Waren können der Einsatz des Personals zur Entladung und Vereinnahmung sowie die erforderlichen Ressourcen (Ladehilfsmittel, Flurförderzeuge, usw.) im Vorfeld geplant und bereitgestellt werden. Der Informationsfluss ist demnach als Qualitätsmerkmal und als Wirtschaftlichkeitsfaktor zu verstehen. Die Schnittstelle zwischen dem physischen Warenfluss und dem Informationsfluss auf EDV-Basis bildet die Identifikationstechnologien. In der Industrie verbreitete Identifikationstechnologien bestehen in der Regel aus einem Datenträger und einem Erfassungsgerät. Der Datenträger ist am physischen Objekt fixiert. Das Erfassungsgerät liest die auf dem Datenträger befindlichen Objektinformationen und wandelt sie in einen Binär-Code um, der durch nachgelagerte EDV weiterverarbeitet wird. Die momentan in der Industrie und im Handel am häufigsten verwendete Identifikationstechnologie ist der Barcode. In den letzten Jahren tritt die RFID-Technologie in den Fokus der Industrie und des Handels im Bereich Materialfluss und Logistik. Unter „Radio Frequency IDentification“ wird die Kommunikation per Funkwellen zwischen Datenträger (Transponder) und Lesegerät verstanden. Mittels der RFID-Technologie ist der Anwender, im Gegensatz zum Barcode, in der Lage, Informationen auf dem Transponder ohne Sichtkontakt zu erfassen. Eine Ausrichtung der einzelnen Artikel ist nicht erforderlich. Zudem können auf bestimmten Transpondertypen weitaus größere Datenmengen als auf einem Barcode hinterlegt werden. Transponder mit hoher Speicherkapazität eignen sich in der Regel, um die auf ihnen hinterlegten Daten bei Bedarf aktualisieren zu k��nnen. Eine dezentrale Datenorganisation ist realisierbar. Ein weiterer Vorteil der RFID-Technologie ist die Möglichkeit, mehrere Datenträger im Bruchteil einer Sekunde zu erfassen. In diesem Fall spricht man von einer Pulkerfassung. Diese Eigenschaft ist besonders im Bereich Warenein- und -ausgang von Interesse. Durch RFID ist es möglich, Ladeeinheiten, z. B. Paletten mit Waren, durch einen Antennenbereich zu fördern, und die mit Transpondern versehenen Artikel zu identifizieren und in die EDV zu übertragen. Neben der Funktionalität einer solchen Technologie steht in der Industrie vor allem die Wirtschaftlichkeit im Vordergrund. Transponder sind heute teuerer als Barcodes. Zudem müssen Investitionen in die für den Betrieb von RFID erforderliche Hard- und Software einkalkuliert werden. Daher muss der Einsatz der RFID-Technologie Einsparungen durch die Reorganisation der Unternehmensprozesse nach sich ziehen. Ein Schwachpunkt der RFID-Technologie ist momentan je nach Anwendung die mangelnde Zuverlässigkeit und Wiederholgenauigkeit bei Pulklesungen. Die Industrie und der Handel brauchen Identifikationstechnologien, deren Erfassungsrate im Bereich nahe 100 % liegt. Die Gefahr besteht darin, dass durch ein unzuverlässiges RFID-System unvollständige bzw. fehlerhafte Datensätze erzeugt werden können. Die Korrektur der Daten kann teurer sein als die durch die Reorganisation der Prozesse mittels RFID erzielten Einsparungen. Die Erfassungsrate der Transponder bei Pulkerfassungen wird durch mehrere Faktoren beeinflusst, die im Folgenden detailliert dargestellt werden. Das Institut für Fördertechnik und Logistik (IFT) in Stuttgart untersucht m��gliche Einflussgrößen auf die Erkennungsraten bei Pulkerfassungen. Mit den gewonnenen Erkenntnissen sollen mögliche Schwachstellen bei der Erkennung mehrerer Transponder im Vorfeld einer Implementierung in die Logistikprozesse eines Unternehmens eliminiert werden. With increasing complexity and variety of the logistics processes the significance of the used information technologies increases. The information accompanying the material flow is necessary in order to be able to identify goods and to be able to use corporate resources optimally. The classical goods entrance is to be mentioned as an example. The notification of amount and kind of incoming goods can be used for previously planning and providing of the personnel and necessary resources. The flow of information is to be understood accordingly as a high-quality feature and as an economic efficiency factor. With increasing complexity and variety of the logistics processes the significance of the used information technologies increases. The information accompanying the material flow is necessary in order to be able to identify goods and to be able to use corporate resources optimally. The classical goods entrance is to be mentioned as an example. The notification of amount and kind of incoming goods can be used for previously planning and providing of the personnel and necessary resources. The flow of information is to be understood accordingly as a high-quality feature and as an economic efficiency factor.

Explosionsfeste Transportbehälter – mehr Sicherheit für das Transportwesen

Weltweit ist eine Zunahme terroristischer Aktivitäten zu verzeichnen, sodass allgemein damit gerechnet werden muss, dass auch das zivile Verkehrs- und Transportwesen ein bevorzugtes Ziel terroristischer Anschläge darstellt. Mehrfach wurden schon Sprengkörper in Transportmittel des öffentlichen und zivilen Personen- aber auch Güterverkehrs eingeschleust, um die Bevölkerung durch materielle Zerstörung und massive Personenschäden einzuschüchtern und zu beängstigen. Daher ist eine Anpassung der sich derzeit im Einsatz befindlichen Transportbehälter an die geänderten Rahmenbedingungen unerlässlich, um auch den Schutz vor Sprengkörpern, die gemeinsam mit dem Handgepäck in Luft-, Land- und Wasserfahrzeuge eingeschleust werden, zu gewährleisten.