Intralogistiksimulation

FTF-Schwarm virtuell im Griff

Forschungsfeld Intralogistik: Simulation der Leistungsverfügbarkeit. Das RIF Institut für Forschung und Transfer in Dortmund analysiert Schwärme von fahrerlosen Transportfahrzeugen mit Hilfe der 3D-Simulation und der Virtuellen Realität.

Analyse durch Simulation: In einer begehbaren Panoramaprojektionsanlage wird komplexe Intralogistik tatsächlich erfahrbar. Dies wird durch die freie und intuitive Interaktion mit dem Simulationsmodell in Echtzeit möglich. (Grafik: RIF)

Ziel ist es, Planern und Betreibern einen intuitiven Zugang zu den komplexen agentenbasierten Steuerungen zu ermöglichen. Ganz konkret kann die Leistungsverfügbarkeit nach VDI 4486 ermittelt werden.

In diesem April gab Bundeswirtschaftsminister Sigmar Gabriel auf der Hannover Messe den Startschuss für die neue Plattform Industrie 4.0, die einen Fahrplan in Richtung der Fabrik von morgen ausarbeiten soll. Bereits am 25. Februar wurden in Dortmund im Rahmen des Symposiums „Leistungsverfügbarkeit in der Logistik“ erste Ergebnisse der bisherigen Forschung im Kontext „Industrie 4.0“ und „Internet der Dinge“ live vorgestellt. Im Nachgang zum Paketantrag 672 „Leistungsverfügbarkeit – Logistics on Demand“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft wurden am RIF in einer begehbaren Panoramaprojektionsanlage hochkomplexe intralogistische Anlagen präsentiert und den Besuchern begreifbar gemacht. In dem Forschungsprojekt wurden Verfahren entwickelt, die eine simulationsbasierte Ermittlung der Leistungsverfügbarkeit einer intralogistischen Anlage ermöglichen. Die Leistungsverfügbarkeit ist ein relativ neuer Begriff zur Bewertung der tatsächlichen Verfügbarkeit einer industriellen Anlage und dient somit einer Vereinfachung der Kommunikation zwischen Anbietern und Betreibern solcher Anlagen. Eine Definition findet sich in der VDI-Richtlinie 4486.

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Materialfluss in der Simulation
Um anbieterseitig oder auch gemeinsam mit den späteren Betreibern die Planung einer Anlage frühzeitig evaluieren zu können, sollte diese vor der Montage und Inbetriebnahme in der Simulation analysiert werden können. Für traditionelle intralogistische Anlagen ist dies Stand der Technik. Für die neu aufkommenden Schwärme von agentenbasiert gesteuerten fahrerlosen Transportfahrzeugen wird dies erstmals durch die Ergebnisse des Forschungsprojekts möglich. Auch das moderne Maß der Leistungsverfügbarkeit zur Bewertung einer Anlage kann erstmals durch Simulation ermittelt werden.

Um Anbietern und Betreibern neben dem quantifizierbaren Maß der Leistungsverfügbarkeit eine weitere Methode der Vertrauensbildung in die Planung an die Hand zu geben, wurden die neuen Simulationsverfahren so konzipiert, dass eine nahtlose Nutzung der Virtuellen Realität und somit ein tatsächliches Erfahren der Anlage möglich ist. Die Nutzung kryptischer Mensch-Maschine-Schnittstellen wird durch die freie und intuitive Interaktion mit dem Simulationsmodell in Echtzeit ersetzt. Alle Verfahren wurden daraufhin ausgelegt, und die erfolgreiche prototypische Implementierung und deren Portierung auf eine Stereo-Panoramaprojektionsanlage belegen die Machbarkeit der Konzepte. Zur Ausgabe von Simulationsergebnissen und internen Zuständen der Simulation und zur Entgegennahme von Benutzereingaben wurden für die Virtuelle Realität neue Visualisierungsformen (VR-Metaphern) und Interaktionsmechanismen geschaffen, die dem Benutzer eine völlig neue Form des Umgangs mit der Simulation ermöglichen. Um in der Virtuellen Realität erlebte und diskutierte Sachverhalte im Nachhinein kommunizieren zu können, wurde eine Auswahl von Methoden vorgeschlagen, die von der Sammlung konfigurierbarer Daten während der interaktiven Simulation bis hin zur vollständigen Aufzeichnung einer Virtual Reality-Session für ein späteres Playback reichen.

Transferprojekt sucht Industriepartner
Ein wichtiger Aspekt im Rahmen des Forschungsprojekts war es, die Simulation so zu konzipieren, dass sie mittels einer realitätskonformen agentenbasierten Steuerung genutzt werden kann. Für eine Ankopplung nahezu beliebiger realer Steuerungen wurde zunächst eine hierarchisch tief angesiedelte Schnittstelle konzipiert. Da jedoch die Steuerung in frühen Projektphasen häufig nicht zur Verfügung steht, wurde zudem gezeigt, dass auch die Abbildung des Steuerungsverhaltens im Simulator selbst möglich ist. Hierzu wird eine Petri-Netz-orientierte Skriptsprache verwendet, die sehr gut dem nebenläufigen Charakter agentenbasierter Steuerungen entspricht.

Um die Ergebnisse des Forschungsprojekts in die konkrete Anwendung zu überführen, soll ein Transferprojekt mit einem Industriepartner durchgeführt werden. Im Rahmen eines solchen Transferprojekts muss die prototypische Implementierung zunächst zur Reife gebracht werden, um anschließend für eine konkrete intralogistische Anlage des Industriepartners die Leistungsverfügbarkeit für ein konkretes Einsatzszenario bestimmt zu können. Auf diesem Weg sollen auch aufkommende Wünsche bezüglich des Konzepts seitens des Industriepartners erfasst und umgesetzt werden. RIF/pb


Logo -RIF e.V. Institut für Forschung und Transfer

Kurz erklärt: Das RIF
„Innovative Ingenieurleistungen für den Mittelstand“ – so lautet das Angebot des RIF Instituts für Forschung und Transfer e.V., das 1990 aus dem Fachbereich Maschinenbau der Universität Dortmund hervorging. Im RIF sind Hochschullehrer aus verschiedenen technologieorientierten Universitätsbereichen zusammengeschlossen, um interdisziplinär und industrienah zu arbeiten. Ihr Ziel ist es, traditionelle fertigungsorientierte Konzepte im Hinblick auf eine Integration in den vollständigen Produktlebenszyklus von der Marktforschung über die Fertigung und Qualitätsprüfung bis zur Entsorgung zu überarbeiten und zu verbessern. Schwerpunkte vieler erfolgreicher Projekte liegen in den Bereichen Qualitätsmanagement, Automatisierungs- und Handhabungstechnik, Fabrikorganisation, Arbeitsorganisation, Logistik und Mikrostrukturtechnik. Der Bereich Robotertechnik unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Jürgen Roßmann fokussiert dabei auf Forschung, Transfer und Lösungen im Themengebiet 3D-Simulationstechnik. Prof. Dr.-Ing. Jürgen Roßmann ist Mitglied im MHI e.V. RIF ist ein Johannes-Rau-Forschungsinstitut des Landes Nordrhein-Westfalen. www.rif-ev.de.


Logo -Wissenschaftliche Gesellschaft für Montage, Handhabung und Industrierobotik MHI e.V.

Kurz erklärt: Der MHI e.V.
Die Wissenschaftliche Gesellschaft für Montage, Handhabung und Industrierobotik e.V. (MHI e.V.) ist ein Netzwerk renommierter Universitätsprofessoren – Institutsleiter und Lehrstuhlinhaber – aus dem deutschsprachigen Raum. Die Mitglieder forschen sowohl grundlagenorientiert als auch anwendungsnah in einem breiten Spektrum aktueller Themen aus dem Montage-, Handhabungs- und Industrierobotikbereich. Der MHI e.V. hat derzeit 18 Mitglieder, die über ihre Institute und Lehrstühle rund 1.000 Wissenschaftler repräsentieren. Gewählter Präsident ist Prof. Bernd Kuhlenkötter von der Ruhr-Universität Bochum, weitere Vorstandsmitglieder sind Prof. Alexander Verl (Fraunhofer Gesellschaft), Prof. Jörg Franke (Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg) und Prof. Thorsten Schüppstuhl (Technische Universität Hamburg-Harburg). Der MHI versteht sich als enger Partner der deutschen Industrie; die Gesellschaft wird durch einen industriellen Beirat, bestehend aus Führungspersönlichkeiten großer und bekannter deutscher Unternehmen, unterstützt. Zudem besteht eine Kooperation mit dem Fachverband Robotik + Automation im VDMA. So wird die Gestaltung von Forschungs-Schwerpunktthemen angeregt. Weitere Infos zur Gesellschaft, deren Mitgliedern und Aktivitäten: www.wgmhi.de.

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