Die Gepäckförderanlagen von Luftfahrt-Drehkreuzen wie Peking oder Dubai gehören mit etwa 100 km Förderstrecke und 10.000 Transporteinheiten heute zu den größten automatisierten Logistiksystemen. Die Professur für Technische Logistik der TU Dresden ist an ihrer Planung und Simulation beteiligt und entwickelt Werkzeuge für den Systementwurf. Der Beitrag stellt zuerst Gepäckförderanlagen und die Planungsaufgabe vor. Danach werden zwei innovative Konzepte für frühe Planungsstufen vorgestellt. Dabei wird das Anlagen-Layout in ein Knoten-Kanten-Modell überführt. So wird einerseits mit diskretisierten statistischen (Zeit-) Verteilungen das dynamische Anlagenverhalten schneller und ähnlich genau bewertet wie mit der Simulation. Andererseits werden statistische Maßzahlen aus der Theorie komplexer Netzwerke genutzt, um das Transportnetzwerk hinsichtlich Robustheit und Lastbalancierung zu optimieren. / Baggage handling systems of air hubs like Beijing or Dubai contain about 100 km of conveyor lines and 10,000 transport units. Thus they belong to today’s largest automated logistics systems. The Chair for Logistics Engineering at TU Dresden is involved in their planning and simulation and develops system design tools. The paper first introduces into the field and the design targets. Than two innovative concepts for early planning stages are presented which derive a node-link-model from the system’s layout. Now, the system dynamic is evaluated by means of time-discrete statistic distributions more rapidly and as exactly as by simulations. Besides, statistic measures from complex network theory are used to optimise the transport with respect to robustness and load balancing.

Unter dem Motto „Verarbeitung & Verpackung 4.0“ gab es 47 Vorträge zu folgenden Themenschwerpunkten: Bewegungstechnik und Robotik, Verteilte Prozessintelligenz, Prozesssicherheit, Adaptivität und Wandelbarkeit von Verarbeitungsprozessen, hygienegerechte Produktion in der Lebensmittel- und Pharmaproduktion sowie zu neuen Ansätzen aus dem Bereich der Simulation und der Prozessoptimierung. Das Anwenderforum – ein eher praxisorientierter Vortragsstrang - bot Vorträge und Disskussionsraum zu Themen wie Smart Tool und zu neuen Ansätzen der Prozessüberwachung und –kontrolle durch die gezielte Datenanalyse.

In diesem Beitrag wird am Beispiel einer Verpackungsmaschine für Schokoladenprodukte eine Mechanismensynthese unter Verwendung eines computergestützten Prozessmodells dargestellt. Ausgehend von Prozessanalysen mit Hilfe eines Messproduktes werden die Beschränkungen der bisherigen mechanischen Umsetzung identifiziert und entsprechende Verbesserungsvorschläge diskutiert. Die dabei gewonnenen Messdaten dienen zur Validierung des Prozessmodells, das in Form eines MKS-Modells umgesetzt wird. Damit können auf effiziente Art und Weise die Vor- und Nachteile verschiedener synthetisierter Mechanismenvarianten untersucht werden. Hieraus wird eine Vorzugsvariante abgeleitet, die unter Berücksichtigung der mechanischen Umsetzbarkeit, Schwingungsanregung sowie Nachrüstbarkeit konstruktiv realisiert wird. Den Abschluss bilden experimentelle Untersuchungen zum Nachweis des Erfolges des hier verfolgten Ansatzes. / This paper illustrates the synthesis of mechanisms using computer-aided process models at the example of a packaging machine for chocolate products. Starting with a process analysis by applying a measuring product, limitations of the previous mechanical implementation are identified and corresponding suggestions for improvements are discussed. Furthermore the measured process data is used for the validation of a process model implemented with a multi-body-system. By analysing the model, advantages and disadvantages of the different variants of synthesized mechanims can be examined in a very efficient way. This leads to a preferred variant which is realised taking into consideration the mechanical feasibilty, the vibration excitation as well as the machine upgradeability. Eventually the success of the here presented approach is experimentally proved.

In der Verpackungsindustrie werden Becher und Schalen u.a. mittels Druckluftformautomaten aus Folienbahnen geformt. Die Kiefel GmbH ist Hersteller solcher Anlagen zum Umformen aus Kunststoffhalbzeugen mittels Warmumformprozessen. Die Herausforderung an die Bewegungstechnik besteht bei diesem Prozess darin, die Taktzeiten möglichst gering zu halten und somit die Produktionsrate zu erhöhen. In der KTR Baureihe der Kiefel GmbH wird die Werkzeugbewegung hauptsächlich über zwei Komponenten bestimmt. Die Geometrie der Bewegungsbahn wird über Kurvenscheiben vorgeschrieben. Der zeitliche Verlauf der Bahn wird über die Drehgeschwindigkeit der Kurvenscheiben mittels eines Servoantriebes variiert. Auch wenn die Kombination von Kurvenscheibe und Servoantrieb verschiedene Vorteile bietet, ist die optimale Synthese beider Komponenten noch unzureichend erforscht. Innerhalb einer Kooperation vom Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik (IGMR) der RWTH Aachen University und der Kiefel GmbH wurde das Potential von servogesteuerten Kurvengetrieben für die Flexibilisierung des Tiefziehprozesses untersucht. Dabei sind neue Ansätze zur Auslegung des Gesamtsystems entstanden. Ergebnisse dieser Untersuchung werden innerhalb dieser Veröffentlichung dargestellt. Dabei wird zuerst auf den Thermoformprozess eingegangen, bevor das generelle Potential servogesteuerter Kurvengetriebe beschrieben wird. Anschließend wird ein kleiner Einblick in den gemeinsam entwickelten Auslegungsprozess gegeben. [... aus der Einleitung]

Effizienz kann auch bei Maschinen als ein spezieller Faktor der Optimierung angesehen werden. Effiziente Maschinen und Prozesse arbeiten optimiert bezüglich der Kosten oder auch der Zeit. In einer Verpackungsmaschine trifft dies sowohl für den eigentlichen Prozess des Verpackens von Gütern, als auch für die Warenflüsse vor und nach dem Verpacken zu. Doch auch während der Planungsphase, der Erstellung und der Einrichtung einer Maschine, spielt Effizienz häufig in Form von Zeitersparnis eine gewisse Rolle. [... aus dem Text]

Die abpackende Industrie steht im Zeitalter von Individualisierung und Industrie 4.0 vor neuen produktionstechnischen Herausforderungen. Der Markt fordert einerseits: kürzere Produktzyklen (mehr zielgruppenspezifische Produktlinien, Promotions- und Saisonware), häufige Umrüstungen und kurze Auftragslaufzeiten, marketinggetriebene Produktvielfalt. Gleichzeitig soll die Produktivität angehoben und ein dauerhaft hohes Qualitätsniveau erreicht werden. [... aus dem Text]

Die Effizienz von Verarbeitungs- und Verpackungsmaschinen hängt ganz wesentlich vom Erfahrungs- und Prozesswissen der Bediener ab. Unerfahrenen Bedienern ist nur selten möglich, Störungen im Prozess mit einer fundierten Ursachenanalyse nachhaltig zu beseitigen. Die Folge sind sich häufig wiederholende Mikrostörungen und eine geringe Anlageneffizienz. Um den Bediener bei der Ursachenfindung zu unterstützten setzt das Fraunhofer IVV Dresden auf ein selbstlernendes Bedienerassistenzsystem. Dieses erfasst die aktuelle Situation aus vorhandener Sensorik, anhand kooperativer Dialoge mit dem Bediener und über Kamerasysteme. In Verbindung mit einer wachsenden Datenbank zu möglichen Störungen und Ursachen wird dem Bediener ein virtueller Kollege zur Seite gestellt, welcher mit Erfahrungswissen aller Mitarbeiter in der richtigen Situation unterstützen kann.

Meta-Modelle sind Rechenmodelle, die das Verhalten technischer Systeme näherungsweise beschreiben oder nachbilden. Sie werden aus Beobachtungen von Simulationsmodellen der technischen Systeme abgeleitet. Es handelt sich also um Modelle von Modellen, um Meta-Modelle. Meta-Modelle unterscheiden sich grundsätzlich von analytischen Ansätzen zur Systembeschreibung. Während analytische Ansätze in ihrer mathematischen Struktur die tatsächlichen Gegebenheiten des betrachteten Systems wiedergeben, sind Meta-Modelle stets Näherungen. Der Vorteil von Meta-Modellen liegt in ihrer einfachen Form. Sie sind leicht zu bilden und anzuwenden. Ihr Nachteil ist die nur annähernde und u.U. unvollständige Beschreibung des Systemverhaltens. Im folgenden wird die Bildung von Meta-Modellen anhand eines Bediensystems dargestellt. Zuerst werden die Möglichkeiten einer analytischen Beschreibung bewertet. Danach werden zwei unterschiedliche Meta-Modelle, Polynome und neuronale Netze, vorgestellt. Möglichkeiten und Grenzen dieser Formen der Darstellung des Systemverhaltens werden diskutiert. Abschließend werden praktische Einsatzfelder von Meta-Modellen in der Materialflußplanung und -simulation aufgezeigt.

Anhand eines Referenzmodells für ein automatisches Lager mit zwei Regalbediengeräten in einer Gasse wurde ein Algorithmus entwickelt, der für einen bekannten Auftragspool eine (Batch-) Optimierung und beim Einsatz von Mehrfachlastaufnahmemitteln zusätzlich eine Tourenoptimierung vornimmt. Die Spiele beider Geräte werden aufeinander abgestimmt, die Spielzeit wird minimiert. Es liegt ein Berechnungswerkzeug vor, mit dem die Spieldauer beim Einsatz von zwei Geräten und überlagerten Bedienbereichen ermittelt werden kann. Die Ergebnisse sind auf automatisierte Brückenkrane mit überlagerten Bedienbereichen übertragbar. Dazu wird ein Anwendungsbeispiel vorgestellt.

Eine Vielzahl von Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen befassen sich mit der Unfalltheorie und den darauf einflussnehmenden Faktoren, mit dem Ziel die Straßenverkehrssicherheit für alle Verkehrsteilnehmende zu verbessern. So wird auch in der vorliegenden Arbeit der Einfluss der Regionen (Unterschied zwischen Ost- und Westdeutschland) und des Verkehrskontextes (Bundesautobahnen, außerhalb und innerhalb von Ortschaften) auf die Häufigkeit von Straßenverkehrsunfällen, differenziert nach der Unfallschwere, untersucht. Nach einer eigenständigen Recherche der auf die jeweiligen Bundesländer und Straßentypen differenzierten Fahrleistungen, welche für das Jahr 2015 in Deutschland, erbracht worden sind, werden mit Hilfe von Regressionsmodellen Risikokennziffern für die differenzierten Häufigkeiten von Verunglückten (Getöteten, Schwerverletzten, Leichtverletzten) ermittelt. Diese wurden mit der Statistiksoftware R durchgeführt. Abschließend ist zu sagen, dass die Aussagen für Unfälle mit getöteten Personen nicht für Unfälle mit schweroder leichtverletzten Personen gelten und die Bundesautobahn nach den Risikokennziffern der sicherste Straßentyp ist. Schlussendlich werden die erhaltenen Kennziffern diskutiert.