Die lang vorhergesagte Rohstoffknappheit, steigende Energiepreise und der fortlaufende Klimawandel treiben die Gesellschaft und somit auch die Industrie bereits seit Jahrzehnten zu einem Umdenken. Ein energieeffizientes und umweltfreundliches Portfolio ist für Unternehmen heutzutage ein unverzichtbarer Aspekt der Unternehmensphilosophie und Wettbewerbsfähigkeit.
Maßgeblich dafür verantwortlich sind seit Jahren auch strengere gesetzliche Auflagen. Die Deutsche Regierung beschleunigte diesen Umdenkprozess mit der 2011 beschlossenen Energiewende und lenkte dadurch das Augenmerk auch auf Teile der Industrie, welche zuvor nicht im Rampenlicht standen.
So ist der Bereich der Logistik zunehmend stärker auf effiziente Energienutzung angewiesen und etablierte Technologien werden durch neuartige Lagerkonzepte ergänzt und teilweise ersetzt. Shuttle-Systeme, auch Kanalfahrzeuge genannt, erlebten somit 2011 einen unverhofften Schub an Interesse sowie Nachfrage und gelten, u.a. aufgrund der hohen hochdynamischen Lagervorgänge, als optimales Lagersystem für eine große Anzahl von Gütern. Diese Arbeit befasst sich mit dem Energieverbrauch der aktuell auf dem Markt etablierten Shuttle-Systeme. Die vorhandenen Konzepte werden in ihrer Gesamtheit untersucht und die Unterscheide hervorgehoben. Die interessantesten Konzepte werden dann mithilfe von MATLAB/Simulink unter Berücksichtigung möglichst aller interferierenden Faktoren, z.B. Antriebsart, Fördergut, Hebemechanismus oder Energiesparmaßnahmen mit Blick auf den Energieverbrauch durch Eingabe von variablen Parametern analysiert.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 1.1. Aufgabenstellung
- 1.2. Vorgehensweise
- 1.3. Aufbau der Arbeit
- 2. Energieeffiziente Intralogistik
- 2.1. Ökologische und Gesellschaftliche Faktoren
- 2.2. Ökonomische Faktoren
- 2.3. Green Intralogistics
- 3. Shuttle-Systeme
- 3.1. Das Shuttle-System als Bestandteil der Intralogistik
- 3.1.1. Anforderungen an die Intralogistik
- 3.1.2. Vorteile und Nachteile von Shuttle-Systemen
- 3.2. Stand der Technik
- 3.2.1. Freiheitsgrade
- 3.2.2. Energieversorgung
- 3.2.3. Lastaufnahme
- 3.2.4. Lagergrößen
- 3.2.5. Steuerung
- 3.1. Das Shuttle-System als Bestandteil der Intralogistik
- 4. Berechnungsgrundlagen
- 4.1. Mechanische Grundlagen
- 4.1.1. Geschwindigkeit und Beschleunigung
- 4.1.2. Kräfte und Momente
- 4.2. Energetische Grundlagen
- 4.2.1. Arbeit, Energie und Leistung
- 4.3. Umrechnungen und Verluste
- 4.3.1. Wirkungsgrade
- 4.3.2. Übersetzung
- 4.3.3. Reibung
- 4.3.4. Radschlupf
- 4.1. Mechanische Grundlagen
- 5. Modellbeschreibung
- 5.1. Modellabgrenzungen
- 5.2. Steuerung
- 5.2.1. Koordinatenbeschreibung
- 5.2.2. Fahrkriterien und Abbruchbedingungen
- 5.3. Berechnungen der Prozesse im Antriebsstrang
- 5.3.1. Fahrwerk
- 5.3.2. Getriebe
- 5.3.3. Motor
- 5.3.4. Regler
- 5.4. Energie- und Verbrauchsanalyse
- 5.4.1. Leistungsbedarf der Antriebsstränge
- 5.4.2. Energieeffiziente Auslegung des Shuttle-Systems
- 5.4.3. Energiebedarf des Systems unter Berücksichtigung der Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz
- 5.4.4. Weitere Maßnahmen zur Senkung des Energiebedarfs
- 6. Simulink Implementierung
- 6.1. Einführung in Simulink
- 6.2. Modellaufbau in Simulink
- 6.2.1. Verwendete Blöcke
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Studienarbeit untersucht den Energieverbrauch von Shuttle-Systemen in der Intralogistik und zielt auf die Entwicklung eines Modells für eine energieeffiziente Auslegung ab. Der Fokus liegt auf der Analyse existierender Systeme und der Entwicklung eines Simulationsmodells in MATLAB/Simulink zur Optimierung des Energieverbrauchs.
- Analyse des Energieverbrauchs aktueller Shuttle-Systeme
- Entwicklung eines Simulationsmodells in MATLAB/Simulink
- Identifizierung von energieeffizienten Maßnahmen
- Bewertung verschiedener Antriebsarten und Komponenten
- Optimierung des Energieverbrauchs durch Parametervariation
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Dieses Kapitel führt in die Thematik der energieeffizienten Intralogistik und die Aufgabenstellung der Studienarbeit ein. Es beschreibt den Aufbau und die Vorgehensweise der Arbeit und skizziert die einzelnen Kapitel.
2. Energieeffiziente Intralogistik: Dieses Kapitel beleuchtet die ökologischen, gesellschaftlichen und ökonomischen Faktoren, die eine energieeffiziente Intralogistik notwendig machen. Es werden die gesetzlichen Rahmenbedingungen und der Trend zu "Green Intralogistics" diskutiert, um den Kontext für die Bedeutung energieeffizienter Shuttle-Systeme zu schaffen. Die steigenden Energiekosten und die zunehmende Regulierung durch die Bundesregierung werden als treibende Kräfte hinter dem wachsenden Interesse an umweltfreundlichen Lösungen im Bereich Logistik hervorgehoben.
3. Shuttle-Systeme: Hier wird das Shuttle-System als Bestandteil der Intralogistik eingeordnet. Die Kapitel beschreibt die Anforderungen an moderne Intralogistiksysteme und stellt die Vor- und Nachteile von Shuttle-Systemen gegenüber. Anschließend wird der Stand der Technik bezüglich Freiheitsgraden, Energieversorgung, Lastaufnahme, Lagergrößen und Steuerung ausführlich analysiert. Der Fokus liegt auf der Beschreibung unterschiedlicher Systeme und deren Eigenschaften.
4. Berechnungsgrundlagen: In diesem Kapitel werden die mechanischen und energetischen Grundlagen für die Modellierung des Energieverbrauchs von Shuttle-Systemen bereitgestellt. Es werden Formeln und Konzepte zur Berechnung von Geschwindigkeit, Beschleunigung, Kräften, Momenten, Arbeit, Energie und Leistung eingeführt und relevante Wirkungsgrade, Übersetzungen und Reibungsverluste berücksichtigt. Die theoretischen Grundlagen bilden die Basis für die spätere Modellbildung.
5. Modellbeschreibung: Dieses Kapitel beschreibt detailliert das entwickelte Modell zur Simulation des Energieverbrauchs von Shuttle-Systemen. Es beinhaltet die Modellabgrenzungen, die Steuerung des Systems inklusive Koordinatenbeschreibung und Fahrkriterien sowie die Berechnungen der Prozesse im Antriebsstrang (Fahrwerk, Getriebe, Motor, Regler). Die Energie- und Verbrauchsanalyse stellt einen zentralen Teil dieses Kapitels dar, wobei verschiedene Szenarien und Optimierungspotenziale untersucht werden.
Schlüsselwörter
Energieeffizienz, Intralogistik, Shuttle-Systeme, MATLAB/Simulink, Modellbildung, Antriebsstrang, Energieverbrauch, Optimierung, Nachhaltigkeit, Green Logistics.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Studienarbeit: Energieeffiziente Auslegung von Shuttle-Systemen in der Intralogistik
Was ist der Gegenstand dieser Studienarbeit?
Die Studienarbeit befasst sich mit der Untersuchung des Energieverbrauchs von Shuttle-Systemen in der Intralogistik und der Entwicklung eines Modells für eine energieeffiziente Auslegung. Der Fokus liegt auf der Analyse bestehender Systeme und der Erstellung eines Simulationsmodells in MATLAB/Simulink zur Optimierung des Energieverbrauchs.
Welche Themen werden in der Arbeit behandelt?
Die Arbeit behandelt folgende Themen: Analyse des Energieverbrauchs aktueller Shuttle-Systeme, Entwicklung eines Simulationsmodells in MATLAB/Simulink, Identifizierung energieeffizienter Maßnahmen, Bewertung verschiedener Antriebsarten und Komponenten sowie die Optimierung des Energieverbrauchs durch Parametervariation. Zusätzlich werden ökologische, gesellschaftliche und ökonomische Faktoren der energieeffizienten Intralogistik beleuchtet.
Wie ist die Arbeit aufgebaut?
Die Arbeit ist in mehrere Kapitel gegliedert: Einleitung (Aufgabenstellung, Vorgehensweise, Aufbau), Energieeffiziente Intralogistik (ökologische, gesellschaftliche und ökonomische Faktoren, Green Intralogistics), Shuttle-Systeme (Bestandteil der Intralogistik, Vorteile/Nachteile, Stand der Technik), Berechnungsgrundlagen (mechanische und energetische Grundlagen, Umrechnungen und Verluste), Modellbeschreibung (Modellabgrenzungen, Steuerung, Berechnungen im Antriebsstrang, Energie- und Verbrauchsanalyse), und Simulink Implementierung (Einführung in Simulink, Modellaufbau).
Welche Methoden werden verwendet?
Die Arbeit verwendet modellbasierte Simulationsmethoden. Ein detailliertes Simulationsmodell wird in MATLAB/Simulink erstellt, um den Energieverbrauch von Shuttle-Systemen zu analysieren und zu optimieren. Die Modellierung basiert auf mechanischen und energetischen Berechnungsgrundlagen, wobei verschiedene Parameter variiert werden, um Optimierungspotenziale aufzudecken.
Welche Ergebnisse werden präsentiert?
Die Arbeit präsentiert ein detailliertes Simulationsmodell in MATLAB/Simulink zur Analyse und Optimierung des Energieverbrauchs von Shuttle-Systemen. Die Ergebnisse umfassen eine detaillierte Energie- und Verbrauchsanalyse, die Identifizierung energieeffizienter Maßnahmen und die Bewertung verschiedener Antriebsarten und Komponenten. Die Arbeit zeigt auf, wie der Energieverbrauch durch Parametervariation optimiert werden kann.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit am besten?
Schlüsselwörter: Energieeffizienz, Intralogistik, Shuttle-Systeme, MATLAB/Simulink, Modellbildung, Antriebsstrang, Energieverbrauch, Optimierung, Nachhaltigkeit, Green Logistics.
Für wen ist diese Arbeit relevant?
Diese Arbeit ist relevant für alle, die sich mit energieeffizienten Lösungen in der Intralogistik beschäftigen, insbesondere für Entwickler von Shuttle-Systemen, Logistiker und Wissenschaftler im Bereich der Automatisierungstechnik und der Energieeffizienz.
Wo finde ich weitere Informationen?
Weitere Informationen sind im vollständigen Text der Studienarbeit enthalten (siehe Inhaltsverzeichnis im bereitgestellten HTML-Code).
- Citar trabajo
- Stanislav Plohotski (Autor), 2013, Entwicklung eines Modells zur energieeffizienten Auslegung eines Shuttle-Systems für die Intralogistik, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1224809
