GFB - Green Factory BAVARIA

Energieeffiziente, vielseitige und autonome Transportfahrzeuge für den innerbetrieblichen Materialfluss

Zielsetzung

Der innerbetriebliche Materialfluss wird heute im produzierenden Gewerbe durch eine Vielzahl von unterschiedlichen Transportsystemen realisiert. Jede der spezifischen Lösungen hat dabei systembedingte Vor- und Nachteile. Die klassischen Systeme haben gemeinsam, dass sie eine geringe Flexibilität der Spurführung aufweisen und sich nur bedingt an unterschiedliche Transportaufkommen anpassen lassen. Zudem sind z.B. Doppelgurtbänder oder auch Routenzüge höchst energieineffizient. Ziel des Projektes ist es, auf Basis des aktuellen Energieeinsatzes für die Intralogistik 30% Einsparung zu erzielen. Dies soll einerseits durch eine Erhöhung der Auslastung der Transporteinheiten und andererseits durch die Verringerung der erforderlichen Transportwege erreicht werden. Da die Entscheidungsgrundlage bei der Auswahl aktueller intralogistische Lösungskonzepte nicht auf den erforderlichen Energieeinsatz sondern anderen betriebswirtschaftlichen Kennzahlen basiert, muss im Rahmen dieses Projektes eine neue Kennzahl für innerbetriebliche Logistiklösungen definiert werden. Hier bietet sich der Energieeinsatz (Aufwand) der jeweiligen Lösungskonzepte zur Erfüllung der definierten Transportaufgabe an. Die vergleichbare Kennzahl beschreibt dann die transportierte Masse je kW aufgenommener elektrischer Leistung.



Lösungsansätze

Das Ziel der Forschung ist daher die Entwicklung eines Cyber-Physisches-Materialflusssystems (CPMS). Zum Einsatz kommen dabei flexible, autonome und kooperationsfähige Transportfahrzeuge, welche einerseits aufgrund ihrer Skalierbarkeit wirtschaftlich in einer stark wandelbaren Arbeitsumgebung eingesetzt werden können und andererseits mit den Fertigungseinrichtungen vernetzt sind. Weiterhin wird durch die individuelle Durchführung und Routenplanung jedes einzelnen Transportauftrags die Energieeffizienz der intralogistischen Prozesse sowohl durch die Auslastung der Transporteinheiten, als auch durch die Reduzierung der Transportwege erhöht. Der innovative Ansatz des am Lehrstuhl FAPS erforschten CPMS besteht darin, dass die Arbeitsumgebung durch eine ortsfeste, standardisierte und somit kostengünstige Sensorik erfasst und den einzelnen Transporteinheiten als Weltmodell zur Verfügung gestellt wird. Dadurch kann die Anzahl der notwendigen Fahrzeugsensoren deutlich verringert werden, wodurch sich die Kosten der einzelnen Einheiten stark reduziert. Somit kann auf Produktionsschwankungen durch die Zu- bzw. Wegnahme von Fahrzeugen schnell und einfach reagiert werden.





Ergebnisse

Als Referenzmodell zur Validierung der Einsparpotenziale des Projekts E|Flow dient eine Pilotanwendung beim Industriepartner. Bei der aktuellen Auslegung der Produktionsversorgung durch Routenzüge entsteht ein Energiebedarf im Dreischichtbetrieb von 29kW/Tag. Diese Transportaufgabe kann nach einer ersten Berechnung durch 25 bis 30 autonome Fahrzeuge mit einer durchschnittlichen Leistungsaufnahme von 40W und einer durchschnittlichen Betriebszeit von 12h realisiert werden. Ein Hauptfaktor der Einsparung ist die direkte Vernetzung der Materialquellen und –senken. Somit ist der pilotierte Materialfluss mit einem Energieeinsatz von 12 bis 14kW/Tag umsetzbar, was eine Einsparung der elektrischen Energie von 50% bedeutet. Diese Berechnung wird im Rahmen des Projekts durch Messungen validiert. Die angestrebte Zieleinsparung von 30% erscheint somit auf Basis dieser Berechnung als realistisch erreichbar.



Geplante Publikationen

  • 24. Deutscher Materialflusskongress 2015
  • The 6th International Conference on Automation, Robotics and Applications (ICARA 2015)
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  Kontakt 
  M.Eng., Dipl.-Ing. (FH)
  Michael Scholz

  Email:
  Michael.Scholz@faps.fau.de

  Telefon:
  +49 (0)9131 85-20196

  Lehrstuhl für
  Fertigungsautomatisierung
  und Produktionssystematik
  Friedrich-Alexander-Universität
  Erlangen-Nürnberg

  Egerlandstraße 7-9
  91058 Erlangen