Diese Bachelorarbeit befasst sich mit dem übergeordneten Thema der selbstorganisierenden adaptiven Logistik, das bedeutet, dass die Steuerung der Materialbewegungen dezentral ist und eine künstliche Intelligenz vorhanden ist, indem die Produkte mit den Maschinen sowie Fördermitteln kommunizieren können. Das Produkt kann sich somit selbst durch die Fertigung steuern. Grundlage dafür sind cyber-physische Systeme.
Für die Entwicklung eines neuen Konzepts der automatisierten Materialbereitstellung müssen differente Themen erörtert werden. Zunächst werden das Konzept und das Potenzial von Industrie 4.0 in Kapitel drei mit dem Fokus auf Logistik anhand von Beispielen erläutert. Anschließend erfolgt die Darstellung der Aufgaben und Funktionen, sowie der gängigsten Strategien, Fördermittel und Bereitstelltechniken der Materialbereitstellung in Kapitel 4. Danach werden in Kapitel 5 die Anforderungen von Industrie 4.0 für die neue Lösung beschrieben. Mittels dieser Anforderungen wird das neue Konzept in Kapitel 6 entwickelt.
Inhaltsverzeichnis
2. Einleitung
2.1 Problemstellung
2.2 Aufgabenstellung
3. Industrie 4.0
3.1 Beispiel: Dezentrale Produktionssteuerung
3.2 Beispiel: Flexible Maschinen
3.3 Logistik 4.0
3.3.1 Planung von Logistiksystemen
3.3.2 Navigationsflexibilität der Fördermittel
3.3.3 Anwendungsbeispiel: Vernetzte Steuerung einer schlanken Intralogistik
4. Grundlagen der Materialbereitstellung
4.1 Begriffsabgrenzung
4.2 Aufgaben und Funktionen
4.3 Materialbereitstellungsstrategien
4.3.1 Kriterien
4.3.2 Übersicht der Strategien
4.4 Fördertechnik
4.4.1 Kriterien
4.4.2 Übersicht der Fördermittel
4.5 Bereitstelltechnik
4.5.1 Kriterien
4.5.2 Übersicht der Bereitstelltechniken
5. Anforderungen der Industrie 4.0 an die Materialbereitstellung
6. Konzept
6.1 Bereitstellstrategie
6.2 Arbeitsplätze und Bodenplatte
6.3 Förderhilfsmittel
6.4 Bereitstelltechnik
6.5 Fördermittel
6.6 Vorteile und Herausforderungen
7. Fazit und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Erstellung eines zukunftsfähigen Konzepts für eine automatisierte Materialbereitstellung in der Produktion, das den spezifischen Anforderungen von Industrie 4.0 gerecht wird. Die Arbeit untersucht dabei, wie durch den Einsatz von cyber-physischen Systemen die Logistikprozesse flexibler und effizienter gestaltet werden können.
- Grundlagen von Industrie 4.0 und deren Auswirkungen auf die Intralogistik
- Analyse bestehender Materialbereitstellungsstrategien und Fördermittel
- Anforderungen an die Materialbereitstellung in einer vernetzten Fabrikumgebung
- Entwicklung eines Konzepts zur automatisierten Materialversorgung durch autonome Fahrzeuge
- Evaluation von Vorteilen und Herausforderungen im Kontext neuer Technologien
Auszug aus dem Buch
3.3.2 Navigationsflexibilität der Fördermittel
In der zukünftigen Produktion werden Automatisierungslösungen einen hohen Grad an Kognition sowie Autonomie haben müssen, um den Anforderungen von Industrie 4.0 gerecht zu werden. Möglich wird dies durch cyber-physische Systeme, wie z. B. fahrerlose Transportsysteme (FTS). Allerdings wird erst durch die ganzheitliche Einbindung des FTSs an die Fertigungsanlage und Steigerung des Autonomiegrads die volle Flexibilität des Automatisierungssystems ausgeschöpft. Im Nachfolgenden wird aufgeführt, wie ebendies mittels neuer Technologien aus der Robotikforschung gelingen kann.
In heutigen automatisierten Materialflusskonzepten kommen als Fördermittel Förderbänder oder fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) bzw. FTS zum Einsatz. FTF sind flurgebundene eigenständige Fördermittel, welche zu einem FTS mit einer Leitsteuerung vernetzt werden können. FTS können für viele Transportaufgaben eingesetzt werden, wie z. B. den Transport von kleinen leichten Behältern in der Kommissionierung bis hin zu tonnenschweren Lasten in der Flugzeug- oder Papierproduktion.
Eine der Schlüsseltechnologien von FTS ist die Navigation, für welche je nach Einsatzszenario differente Verfahren existieren:
Liniennavigation: Eine Kamera, Hallsensor oder Antenne verfolgt eine optische, magnetische oder induktiv kontinuierliche Linie.
Rasternavigation: Sensoren erfassen Magnete oder RFID-Tags in einer diskontinuierlichen Linie, welche im Boden eingelassen sind.
Lasernavigation: Laserscanner erfassen Reflektormarken, die z. B. an den Wänden oder Regalen montiert sind.
In allen drei Verfahren sind die Fahrspuren (virtuell oder real) von vornherein festgelegt und begrenzen somit die Flexibilität der Navigation. Die FTF halten an, sobald eine Fahrspur versperrt ist und können folglich die Produktion nicht mehr zuverlässig versorgen. Bei Verwendung einer Leitsteuerung kann dieses Problem minimiert werden, indem diese mehrere alternative Routen vorgibt. Allerdings müssen sämtliche dieser Fahrspuren vorher festgelegt sein. Kleine Hindernisse auf der Spur zu umfahren, ist nicht möglich.
Zusammenfassung der Kapitel
2. Einleitung: Diese Einleitung beleuchtet die Bedeutung Deutschlands als führende Industrienation und die Notwendigkeit, sich durch Industrie 4.0 und gesteigerte Innovationspotenziale den globalen Herausforderungen zu stellen.
3. Industrie 4.0: Dieses Kapitel definiert Industrie 4.0 als technische Integration von Cyber-Physical Systems (CPS) in Produktion und Logistik und verdeutlicht dies an Beispielen wie dezentraler Steuerung und Logistik 4.0.
4. Grundlagen der Materialbereitstellung: Hier werden die wesentlichen Begriffe, Funktionen und Strategien der Materialbereitstellung erläutert sowie ein systematischer Überblick über verschiedene Fördertechniken gegeben.
5. Anforderungen der Industrie 4.0 an die Materialbereitstellung: Dieses Kapitel leitet aus den theoretischen Grundlagen spezifische Anforderungen ab, insbesondere an die Skalierbarkeit des Systems und die Autonomie der eingesetzten Fördermittel.
6. Konzept: Hier wird ein konkretes Szenario für eine automatisierte Materialbereitstellung entworfen, das den Einsatz von autonomen FTS und modularen Bodenplatten zur flexiblen Fabrikgestaltung beschreibt.
7. Fazit und Ausblick: Das Fazit fasst zusammen, dass Industrie 4.0 enorme Potenziale für die Produktion bietet, jedoch mit hohen Anforderungen an die Entwicklung und Implementierung neuer technischer Systeme verbunden ist.
Schlüsselwörter
Industrie 4.0, Materialbereitstellung, Logistik 4.0, Cyber-Physische Systeme, CPS, Intralogistik, Fahrerlose Transportsysteme, FTS, Automatisierung, Lean Production, Milkrun, Dezentrale Steuerung, Skalierbarkeit, Vernetzte Produktion, Effizienzsteigerung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Bachelorarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Konzepts zur automatisierten Materialbereitstellung, das speziell auf die technologischen Möglichkeiten und Anforderungen von Industrie 4.0 zugeschnitten ist.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die Schwerpunkte liegen auf der Integration cyber-physischer Systeme in die Logistik, der Optimierung von Materialbereitstellungsstrategien sowie der Gestaltung flexibler Produktions- und Transportsysteme.
Was ist das primäre Ziel der Forschung?
Das Ziel ist es, ein zukünftiges Konzept für die Materialbereitstellung zu erstellen, das eine dezentrale Steuerung ermöglicht und die Anforderungen einer modernen, vernetzten Fabrik erfüllt.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Die Arbeit nutzt eine theoretische Aufarbeitung bestehender Konzepte und kombiniert diese mit einer simulationsbasierten Potenzialanalyse und der Entwurfsentwicklung für ein neues, automatisiertes Intralogistiksystem.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Darstellung der Grundlagen von Industrie 4.0, eine detaillierte Analyse konventioneller Bereitstellungsstrategien und -techniken sowie die schrittweise Entwicklung des neuen, autonomen Logistikkonzepts.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren das Dokument?
Die Arbeit lässt sich maßgeblich über Begriffe wie Industrie 4.0, Cyber-Physische Systeme (CPS), Intralogistik, FTS und Automatisierung definieren.
Welche Rolle spielen fahrerlose Transportsysteme in diesem Konzept?
Sie bilden das Herzstück des autonomen Transports im Untergeschoss und fungieren als flexible Fördermittel, die dank Echtzeitdaten autonom auf Produktionsanforderungen reagieren können.
Wie trägt das Konzept zur Flexibilität bei?
Durch den Einsatz modularer Bodenplatten im Arbeitsbereich und intelligenter Fördermittel, die eigenständig Routen berechnen, kann die Produktion schnell auf Änderungen im Produktmix reagieren.
Welche Herausforderungen identifiziert der Autor bei der Umsetzung?
Zu den größten Hürden zählen die bauliche Komplexität der benötigten Infrastruktur, hohe Investitionskosten sowie die Tatsache, dass einige der benötigten Technologien in der beschriebenen Form noch nicht am Markt existieren.
- Arbeit zitieren
- Toni Nguyen (Autor:in), 2015, Automatisierte Materialbereitstellung im Rahmen von Industrie 4.0, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/429904
