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Forschung Die flexible Intralogistik von morgen ist intelligent

| Autor / Redakteur: Heiko Stichweh und Matthias Theßeling / M. A. Benedikt Hofmann

Dass Produktionsmaschinen im Zuge von Industrie 4.0 immer flexibler werden, ist bekannt. Auch der horizontale Materialfluss wird jetzt neu gedacht. In Niedersachsen arbeiten eine Hochschule und die Wirtschaft an einer Lösung, die die kognitiven Fähigkeiten von Menschen auf Produktionssysteme überträgt und die Intralogistik verändert.

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Die Fördermatrix besteht aus vielen kleinskaligen Fördermodulen, die in der Lage sind, miteinander zu interagieren und unabhängig voneinander Förder- und Schwenkbewegungen durchführen können.
Die Fördermatrix besteht aus vielen kleinskaligen Fördermodulen, die in der Lage sind, miteinander zu interagieren und unabhängig voneinander Förder- und Schwenkbewegungen durchführen können.
(Bild: Transnorm)

In der Industrie ist es gang und gäbe, dass Produktionssysteme miteinander verkettet werden. Das gewährleistet der Produktion eine hohe Effizienz und Produktivität. Der Haken an diesen Systemen ist aber: Fällt nur eine Komponente des Gesamtsystems aus, steht die komplette Anlage still und es kommt zu teuren Stillstandszeiten in der Produktion. Zudem können nachträgliche Veränderungen des Materialflusslayouts nur mit teuren und langwierigen Aufwänden umgesetzt werden. Vor diesem Hintergrund müssen zukünftige Materialflusssysteme flexibel auf Änderungen und Ausfälle reagieren können und durchgängig vernetzt sein, um wettbewerbsfähig produzieren zu können.

Durch neue technische Möglichkeiten, die im Zuge der 4. industriellen Revolution entstehen, werden sich in den nächsten Jahrzehnten die Produktions- und Logistikprozesse verändern. Vernetzte Maschinen, Lagersysteme, Produkte und Betriebsmittel verschmelzen zu Cyber-Physical Systems (CPS), was zu einer völlig neuen Produktionslogik führt.

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Durchgängige Vernetzung der Förder- und Produktionsmittel

Gerade im horizontalen Materialfluss können zentral gesteuerte, unflexible Lösungen bald der Vergangenheit angehören, weil in der Zukunft Fördergüter selbstständig ihren Weg durch die Produktion finden. In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekt „vernetzte, kognitive Produktionssysteme“ (Netkops) wird ein solches neuartiges, dezentral gesteuertes Materialflusssystem für die Produktion und Intralogistik entwickelt. An diesem Ziel arbeiten das Institut für Integrierte Produktion in Hannover (IPH) und das Institut für Transport- und Automatisierungstechnik (ITA) der Uni Hannover gemeinsam mit den Projektpartnern Continental, Dream Chip, Gigatronik, ITA, Transnorm und Lenze als Spezialisten für Motion Centric Automation.

Grundlage des Materialflusssystems, das im Rahmen des Netkops-Projekts entsteht, ist die durchgängige Vernetzung der Förder- und Produktionsmittel, die einen parallelen Fluss von Material und Informationen ermöglicht. Die Aufgabe der Materialflusssteuerung wird durch ein neuartiges Produktrouting realisiert, das dezentral in jedem Förderelement als integrierte Steuerung vorhanden ist und – im Austausch mit seinen jeweiligen Nachbarn – die Routenplanung der einzelnen Fördergüter durchführt. Eine übergeordnete, zentrale Materialflusssteuerung ist nicht notwendig.

Flexibler Materialtransport durch die Fördermatrix

Gemeinsam mit der Routenplanung und der Vernetzung beziehungsweise Datenkommunikation ist die entscheidungsfähige Fördermatrix ein Kernelement der cyberphysischen Fördertechnik. Die Fördermatrix besteht aus vielen kleinskaligen Fördermodulen, die in der Lage sind, miteinander zu interagieren, und unabhängig voneinander Förder- und Schwenkbewegungen durchführen können. Die Fördermodule bestehen jeweils aus einem Förderantrieb und einem Schwenkantrieb. Durch das Zusammenspiel mehrerer Fördermodule in einem Matrixverbund ist es möglich, eine lokale Entscheidungsfindung und ein situationsabhängiges Routing für den reibungslosen Materialfluss zu realisieren. Dadurch ergeben sich neue intralogistische Freiheitsgrade auf der Fördermatrix, die neben einem Transportieren, Ein- und Ausschleusen auch ein Drehen, Ausrichten, Stauen, Vereinzeln, Zusammenführen, Sequenzieren oder Speichern von Fördergütern ermöglicht. Im Forschungsprojekt werden sowohl Routenplanung als auch die Vernetzung beziehungsweise Datenkommunikation sowie die Entwicklung eines neuartigen Antriebssystems und die Realisierung und Validierung umgesetzt.

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