Routenzugsysteme

Milkrun Goes Green

Der Routenzug als ressourcenschonende Alternative für den innerbetrieblichen Transport. Wissenschaftler der Technischen Hochschule Ingolstadt erforschen gemeinsam mit dem Lehrstuhl FAPS der FAU Erlangen-Nürnberg Methoden zur energieoptimalen Planung von Routenzugsystemen auf Basis der Potenziale durch Industrie 4.0.

Wandlung von Routenzugsystemen durch Industrie 4.0. (Grafik: FAPS)

Unternehmen stehen aufgrund der zunehmenden Verknappung natürlicher Ressourcen, dem Klimawandel und dem politischen sowie gesellschaftlichen Druck mehr und mehr vor der Herausforderung, sich mit dem eigenen Energieverbrauch auseinanderzusetzen. Auch aus Kostensicht lohnt sich eine nähere Betrachtung des Themas. So ergab eine aktuelle Befragung von 203 Unternehmen verschiedener Branchen einen durchschnittlichen Anteil der Energiekosten an den Gesamtkosten der Befragten von 8,3 Prozent. Ein häufig unterschätzter Verbrauchsbereich ist die Logistik. Branchenübergreifende Schätzungen kamen zu dem Ergebnis, dass die Intralogistik rund 25 Prozent der Energiekosten der gesamten Logistikkette verantwortet. Folgerichtig muss sich das allgemeine ökonomische Ziel der Effizienz für die Logistik dahingehend ändern, dass minimale Kosten bei maximaler Leistung und zusätzlich minimalem Umwelteinfluss anzustreben sind.

Green Logistics versucht, diesem Anspruch gerecht zu werden, das heißt die „6R“ unter Berücksichtigung von Ressourcenschonung und Umweltfreundlichkeit zu erfüllen. Ansatzpunkte hierfür finden sich in allen Funktionen der Logistik. Seitens des Transportmanagements ist das Augenmerk unter anderem auf die notwendige Anzahl an Transporten zu legen. Das Transportmittel Routenzug stellt vor diesem Hintergrund eine ressourcenschonende Alternative zur Realisierung des innerbetrieblichen Transports dar, da er aufgrund seines Laderaums eine Volumenbündelung ermöglicht. In der Praxis liegt jedoch häufig das Problem vor, dass Routenzüge unausgelastet und nicht bedarfsorientiert fahren, was sich wiederum negativ auf den ökologischen Fußabdruck auswirkt. Darüber hinaus erfolgt die Auslösung der Bestellung zwar meist am Ort der Wertschöpfung, jedoch chargenweise. Dadurch treten Bullwhip-Effekte auf, die unnötige Lagerflächen erforderlich machen. Da diese wiederum beleuchtet und beheizt werden müssen, resultiert auch daraus ein erhöhter Energiebedarf. Wissenschaftler der Technischen Hochschule Ingolstadt erforschen deshalb gemeinsam mit dem Lehrstuhl FAPS Methoden zur energieoptimalen Planung von Routenzugsystemen auf Basis der Potenziale durch Industrie 4.0. Dabei steht sowohl die Systemgestaltung als auch das Transportmanagement im Mittelpunkt.

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Behälter initiieren Wiederbeschaffung
Durch Integration mikroelektronischer Systeme und die Realisierung komplementärer Innovationen können die Komponenten eines Logistiksystems befähigt werden, Änderungen der Umgebung wahrzunehmen, auf diese zu reagieren und miteinander zu kommunizieren. So können Behälter den Wiederbeschaffungsprozess autonom anstoßen, sobald ein kritischer Füllgrad unterschritten wird. Durch horizontale Integration von Routenzug und Behälter weiß das Transportsystem sofort, an welcher Stelle im Fertigungssystem Teilebedarf besteht. Der Routenzug wiederum kann aufgrund seiner dezentralen Intelligenz unter Nutzung geeigneter Algorithmik die ressourcenoptimale Tour dynamisch bestimmen und die Fahrzeugsteuerung dementsprechend anweisen. Im Bedarfsfall kann der Prozessverantwortliche über ein betriebliches Informationssystem regelnd eingreifen, da Routenzug und IT-System vertikal integriert sind. Prinzipien des durchgängigen Engineerings ermöglichen es dem Mitarbeiter darüber hinaus, einen Vergleich verschiedener Tourenvarianten durch Anwendung von betriebsparallelen Simulationen durchzuführen.

Diverse Einsparpotenziale
Die Einsparpotenziale durch eine Routenzugsteuerung nach Industrie-4.0-Prinzipien sind vielfältig. Durch die direkte und schnittstellenfreie Kommunikation können die Routenzugtouren hinsichtlich Fahrtstrecke, Fahrplan und Zugbeladung optimiert werden. Da die Daten in Echtzeit bereitstehen, ist eine dynamische Tourenplanung realisierbar. Dies führt letztlich zu einer erhöhten Auslastung der einzelnen Fahrten und ermöglicht eine Reduzierung der notwendigen Transportmittel. Die erhöhte Transparenz über den Systemzustand erlaubt weiterhin Materialbestellungen, die sich am tatsächlichen Verbrauch orientieren. Dies verhindert eine Aufschaukelung der Materialbestände, was letztlich den Bedarf an fertigungsnahen Pufferflächen in Form von Logistiksupermärkten reduziert. Supermärkte erfüllen neben der Pufferung häufig auch Handhabungsfunktionen, etwa das Entpacken, Etikettieren oder Sequenzieren. Diese werden zumeist manuell realisiert, weshalb die Flächen umfangreich beleuchtet und beheizt werden müssen. Die heutige Lagertechnik ermöglicht eine Verlagerung dieser Funktionen in das Zentrallager, welches den Supermärkten vorgeschaltet ist. Somit können die fertigungsnahen Pufferflächen auch unter diesem Aspekt entfallen. Eine Bedarfsverarbeitung in Echtzeit führt also zu einer deutlichen Reduzierung des Energiebedarfs zum Betrieb der Systeminfrastruktur.

Weitere Effizienzgewinne
Neben den beschriebenen Maßnahmen zur energieoptimalen Planung und Gestaltung von Routenzugsystemen ermöglichen Ortungs- und Sensortechnologien im Kontext von Industrie 4.0 Automatisierungslösungen, die einen autonomen, hallenübergreifenden Transport durch Routenzüge ermöglicht; hier liegt ein weiterer Forschungsschwerpunkt des Verbundes aus THI und FAPS.

Mario Serno, Prof. Jörg Franke, Prof. Peter Schuderer/pb


Wissenschaftliche Gesellschaft für Montage, Handhabung und Industrierobotik e.V. (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. Weitere Infos zur Gesellschaft, deren Mitgliedern und Aktivitäten: www.wgmhi.de.


Technische Hochschule Ingolstadt (THI) und der Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS) der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Kurz erklärt: Kooperation von THI und FAPS
Die Technische Hochschule Ingolstadt (THI) und der Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS) der Friedrich-
Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg forschen gemeinsam an innovativen Lösungen für das Energie-Controlling, an Steuerungssystemen für die Kalksandstein-Industrie sowie an ressourcenschonenden Logistiksystemen. Das Forschungsprojekt „E|SynchroLog“ wird unter Federführung der THI, vertreten durch Prof. Dr. rer. pol. Peter Schuderer, im Rahmen des Forschungsverbundes „Green Factory Bavaria“ durchgeführt und vom Bayerischen Staatsministerium für Bildung und Kultur, Wissenschaft und Kunst gefördert. Mit dem Lehrstuhl FAPS unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke und seinen rund 100 Mitarbeitern steht ein forschungsstarker Partner zur Seite. Weitere Infos: www.thi.de, www.faps.de

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