Größeneffekte in der Mikrologistik

Obwohl die Mikrosystemtechnik (MST) als „Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts“ bezeichnet wird, bleibt der erwartete Durchbruch noch aus. Der vorliegende Artikel geht auf die Herausforderungen für die technische Logistik ein, die mit dem Herunterskalieren der Bauteildimensionen einhergehen. Darüber hinaus werden die Ergebnisse einer Studie präsentiert, die der Lehrstuhl MTL in Unternehmen der MST durchgeführt hat, um die vorherrschende Materialflusstechnik genauer zu untersuchen und Defizite aufzudecken.

Neuartige Maschinenelemente in der Fördertechnik und Logistik : Hochfeste, laufende Faserseile

Materialflusssysteme und fördertechnische Anlagen und Maschinen lassen sich herunterbrechen auf die Fördermittel, die Groß- und Unterbaugruppen bis hin zu den Basiselementen wie z.B. Tragmittel, Bremse, Kupplung, Zahnrad und Antrieb (Abb. 1). Eine sehr wesentliche sicherheitstechnische Funktion kommt dem Tragmittel zu. Das am häufigsten in verschiedensten Anwendungsfällen wie Kran, Aufzug, Seilbahn, Hebezeugen usw. eingesetzte Tragmittel ist bisher noch mit Abstand das Stahldrahtseil. Dabei wird zwischen vorwiegend auf zug- und zugschwellbeanspruchte Seile und schwellend auf Biegung beanspruchte über Scheiben laufende Seile unterschieden. Im Bereich der modernen Wachstumsbranchen Fördertechnik und Logistik steigen die Anforderungen an die Tragmittel Seile hinsichtlich der Lebensdauer, der Ablegereifeerkennung, der Reduzierung der Masse bei gleichzeitiger Steigerung von Bruchkräften, Verzicht auf Schmierung bis hin zu gekoppelten Funktionalitäten aus Kraft übertragen, Beanspruchung messen, Daten übertragen und Selbstüberwachung des Seils. Die hohen Anforderungen an die nächsten Generationen Tragmittel sind nicht ausschließlich mit Stahldrahtseilen zu erfüllen. Vielmehr müssen neuartige Maschinenelemente aus spezifischen Materialien mit angepassten Eigenschaften als Tragmittel in der Materialflusstechnik und Logistik Einzug halten.

Aufbau hochfunktionaler Intralogistik-Knoten mittels kleinskaliger Module als Cognitive Conveyor

Kleinskalige, multifunktionale Module haben ein hohes Potential bei der wirtschaftlichen und flexiblen Gestaltung intralogistischer Systeme mit hoher Funktionalität. Durch dezentrale Steuerung und eigener Intelligenz der Module ist das System frei skalierbar und der Installationsaufwand wird minimiert. Mittels eines neuartigen Konzeptes der Datenkommunikation für Stetigförderer erfolgt der Informationsaustausch drahtlos mit Hilfe optoelektrischer Elemente. Die Kleinskaligkeit der Transportmodule gegenüber der Transporteinheit im Zusammenhang mit dem Steuerungskonzept erlaubt eine selektive Beschaltung der Module nach Bedarf und damit eine optimierte Energieausnutzung im Betrieb. Prototypen auf Basis von Schwenkrollen mit integrierter Antriebstechnik und Steuerung lassen das Potential des Prinzips erkennen. Das neu entwickelte Konzept der Schrägscheibe hilft bei der anspruchsvollen Integration der Antriebstechnik in das Modul durch das Prinzip der koaxialen Aktoren. Durch omnidirektionalen Funktionsumfang der Module entsteht im Zusammenschluss zu einer Modulmatrix ein hochflexibel einsetzbares Intralogistik-Modul. Die Vernetzung dieser hochfunktionalen Knoten durch einfache Fördertechnik bietet die Möglichkeit einfacher Planung flexibler Logistiksysteme.

Aus der Krise lernen – Wirtschaftlichkeit durch Flexibilität und Wandlungsfähigkeit sichern

Flexible und wandelbare Fabrikstrukturen sind von hoher Bedeutung, wenn Produktionsstätten in einem turbulenten Umfeld langfristig wettbewerbsfähig bleiben sollen; darin sind sich Forschung und Praxis einig. Während der jüngsten weltweiten Wirtschaftskrise wurden Experten aus dem Airline-Catering-Umfeld befragt, wie Betriebe dieser Branche auf starke Veränderungen vorbereitet sind. Vorgespräche und Analysen des Autors legten die Vermutung nahe, dass diese Dienstleistungsbranche besonderen Flexibilitätsanforderungen unterliegt. Im Rahmen einer detaillierten Studie, deren Erkenntnisse in einer Dissertation zusammengefasst werden, sind Interviews mit Experten geführt worden. Aus den Ergebnissen der Interviews wurden Schlussfolgerungen auf erforderliche, flexible Materialflusstechniklösungen, im Speziellen Elektrohängebahnen (EHB), und bauliche Anpassungen nach dem „Konzept Internet der Dinge“ gezogen. Szenarioanalysen zu Wirtschaftlichkeits- und Risikoaspekten durchleuchteten die generierten Ansätze. Anschließend an die quantitative Analyse wurden die Ansätze ebenfalls durch eine qualitative Bewertung herkömmlichen Lösungen gegenübergestellt. Die aufgebaute Bewertungsmethode ist sowohl geeignet, um in zukünftigen Projekten die Entscheidung für oder gegen eine wandelbare Ausführung zu treffen, als auch andere Branchen auf die grundsätzliche Sinnhaftigkeit des Einsatzes wandelbarer Materialflusstechnik zu überprüfen.

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.

Flexible Automatisierung logistischer Prozesse durch modulare Roboter

Die Automatisierung logistischer Prozesse stellt aufgrund dynamischer Prozesseigenschaften und wirtschaftlicher Anforderungen eine große technische Herausforderung dar. Es besteht der Bedarf nach neuartigen hochflexiblen Automatisierungs- und Roboterlösungen, die in der Lage sind, variable Güter zu handhaben oder verschiedene Prozesse bzw. Funktionalitäten auszuführen. Im Rahmen dieses Beitrages wird die Steigerung der Flexibilität anhand von zwei konkreten Beispielen aus den Bereichen Stückguthandhabung und Materialflusstechnik adressiert.