Evaluation of current influencing factors and assessment of opportunities and risks of a cloud approach for the use of autonomous mobile robots – A Delphi study

Auf dem Weg zu flexiblen und anpassungsfähigen Materialflüssen in der Intralogistik nimmt die Anzahl fahrerloser Transportsysteme (FTS) stetig zu. Das steigende Fähigkeitsspektrum der Geräte, das auch einen höheren Autonomiegrad mit sich bringt, hat dazu geführt, dass diese vermehrt auch als autonome mobile Roboter (AMR) bezeichnet werden. Ein Nebeneffekt der Integration von Autonomiefunktionen ist ein erhöhter Bedarf an Rechenleistung. IT-seitig ist Cloud-Computing ein probates Mittel, um hohe Rechenleistungen zu bewältigen. Für die Datenübertragung und die Anbindung von AMR/AGV an eine Cloud ergeben sich durch die Einführung des Mobilfunkstandards 5G neue Möglichkeiten des gemeinsamen Betriebs. Aus diesem Grund besteht das Ziel dieser Arbeit darin, die Bedeutung der Einflussfaktoren, die beim Einsatz von AMR/AGV eine Rolle spielen, zu messen und darauf aufbauend Potenziale zu identifizieren, die sich aus der Verbindung der Roboter mit einer Cloud ergeben. Zur Erreichung der Ziele wurde eine Delphi-Studie konzipiert und durchgeführt, die die Bewertung der Faktoren ermittelt und einen Lösungsraum für den cloudbasierten AMR/AGV-Betrieb eröffnet.The number of automated guided vehicles (AGV) is constantly increasing on the way to flexible and adaptable material flows. The growing capabilities of these vehicles, which include a higher degree of auton- omy, have led to them being increasingly referred to as autonomous mobile robots (AMR). A side effect of the integration of autonomy functions is a higher demand for computing power. On the IT side, cloud computing is a proven way to handle high computing power. For data transmission and the connection of AMR/AGV to a cloud, the introduction of the 5G mobile communication standard opens new possibilities for joint operation. Therefore, the aim of this work is to measure the importance of the influencing factors playing a role in the use of AMR/AGV and to identify the potential that arises from connecting these robots to a cloud. A Delphi study was designed and conducted to determine the ranking of the factors and to open a solution space for cloud-based AMR/AGV operation

Die "umstülpbare Seilwinde" – kompakte Durchlaufwinde für Stahlseile mit hoher Treibfähigkeit und gleichzeitiger Seilschonung

Im Gegensatz zu einem Stahlseil zeigt eine übliche Rollenkette bei vergleichbarer Bruchkraft ein etwa 8-mal höheres längenspezifisches Eigengewicht. Jedoch ist das Aufbringen einer Längskraft auf die Rollenkette bzw. das Abgreifen eines Drehmomentes von dieser mit einem Kettenrad denkbar trivial und erfolgt mit hohem Wirkungsgrad. Diverse Seilwindenbauformen ermöglichen es, ein Stahlseil in kräftige Bewegung zu setzen, jedoch sind diese entweder in der Treibfähigkeit oder in der Seilschonung begrenzt. Zudem weisen die Winden ein hohes treibfähigkeitsspezifisches Eigengewicht auf und können nur kaum zur passiven Wirkungsweise verwendet werden, wenn die Bewegung eines Stahlseiles zurück in ein Drehmoment gewandelt werden soll. Die hier vorgestellte Winde kann kompakt und mit relativ geringem Eigengewicht konstruiert werden, sie weist eine hohe Treibfähigkeit bei sehr hoher Seilschonung vor. Sie wirkt selbsttätig, leise, zuverlässig und kann treiben oder betrieben werden.In contrast to a steel cable, a conventional roller chain has a length-specific dead weight that is about 8 times higher for a comparable breaking force. However, the application of a longitudinal force to the roller chain or the tapping of a torque from it with a sprocket is extremely trivial and highly efficient. Various rope winch designs make it possible to set a steel rope in powerful motion, but these are limited either in their propulsive capacity or in the rope shearing. In addition, the winches have a high drivability-specific dead weight and can hardly be used for passive operation when the movement of a steel rope is to be converted back into a torque. The winch presented here can be designed compactly and with a low drivability-specific dead weight, it has a high drivability with very high rope protection. It is self-acting, quiet, reliable and can be driven or operated

Extending a comprehensive model for choosing proper load carriers

Die letzten Monate haben gezeigt, wie wichtig effiziente Prozesse und Materialflüsse sind. Effizienz erfordert u.a. umfassende Analysen, die auch die unscheinbaren Dinge berücksichtigen. Nehmen wir zum Beispiel die Materialversorgung von Produktionsbereichen: Hier ist es entscheidend, für jede einzelne Teilenummer den passenden Ladungsträger zu wählen. Je größer der Ladungsträger ist, desto größer ist der Platzbedarf, die Anzahl der darin enthaltenen Teile und letztlich das gebundene Kapital. Je kleiner er ist, desto höher ist die erforderliche Transporthäufigkeit. Dies sind nur einige Abhängigkeiten, die zeigen, dass die Auswahl von effizienten Ladungsträgern von vielen Parametern abhängt. Auch wenn in den letzten Jahren einige Untersuchungen vorgenommen wurden, erfolgt diese Auswahl meist nur anhand der Größe und lässt andere Aspekte außer Acht. Und selbst wenn diese oder andere Faktoren berücksichtigt werden, fehlt es immer noch an einem Ansatz, der verschiedene Teile gleichzeitig berücksichtigt und optimiert. Dieser Beitrag zeigt daher ein erweitertes Optimierungsmodell zur Auswahl der richtigen Standardladungsträger für die Materialversorgung unter Berücksichtigung der hierfür wichtigsten Aspekte.The last months made visible how important efficient processes and material flows are. Amongst others, efficiency requires comprehensive analyses taking also possibly inconspicuous things into consideration. Let´s take material supply of production areas as an exam-ple: Here, it is crucial to choose the adequate load carrier for every single part number. The larger the carrier is, the larger is the required space, the number of contained pieces and finally fixed capital. The smaller it is, the higher is the necessary transportation fre-quency. These are only some dependencies showing that choosing efficient load carriers is subject to many parameters. Even if some efforts have been undertaken during the last years, still this choice is mostly based on size only ignoring other aspects. And even if these or further factors are considered, there is still the lack for an approach to consider and optimize different parts at the same time. Thus, we accordingly show an extended optimization model fitting important lean logistics requirements like kanban and supermarkets for choosing the right set of standardized load carriers for material supply considering most important aspects for production supply within this paper

Spurring Minimum Value Collaboration: Tool-Supported Demand Alignment

Dieser Beitrag stellt den Collaborative Demand Aligner (CDA) vor, eine Open-Source-Softwarelösung für das Management von Nachfragekapazitäten im Kontext der Silicon Economy. CDA zielt darauf ab, die Koordination zwischen Herstellern und Zulieferern zu vereinfachen, um die Produktions- und Lieferkapazitäten der beiden Akteure zu optimieren. Durch effiziente Kommunikation und Zusammenarbeit erleichtert CDA den Prozess des Abgleichs von Nachfrage und Kapazität, was zu einer verbesserten Ressourcennutzung und einer erhöhten betrieblichen Effizienz im Ökosystem führt. Die Software bietet einen vielversprechenden Ansatz zur Verbesserung der Koordination und Optimierung von Lieferkettenaktivitäten, wovon letztlich alle Beteiligten profitieren.This paper presents the Collaborative Demand Aligner (CDA), an open-source software solution for demand capacity management in the context of the Silicon Economy. CDA aims to simplify the coordination between manufacturers and suppliers in order to optimize the production and delivery capacities of both players. By providing efficient communication and collaboration, CDA facilitates the process of matching demand and capacity, resulting in improved resource utilization and increased operational efficiency in the ecosystem. The software offers a promising approach to improve the coordination and optimization of supply chain activities, ultimately benefiting all stakeholders involved

Agentenbasierte Transportsteuerung für Pickup & Delivery in der Produktion

Herausforderungen wie die zunehmende Produktheterogenität, steigende Produktionskosten und die Forderung nach immer kürzeren Lieferzeiten durch den Kunden verlangen nach der Implementierung von flexiblen Produktionskonzepten. Diese Möglichkeit kurzfristiger Änderungen am Produktionsprogramm wirkt sich auf die Materialbereitstellungsprozesse aus. Es gilt, anpassungsfähige Konzepte für den innerbetrieblichen Materialtransport zu entwickeln. Dieser Beitrag stellt ein Konzept zur Implementierung des Pickup & Delivery-Ansatzes innerhalb einer intelligenten Produktion vor. Zur Lösung des daraus entstehenden Pickup & Delivery-Problems wird ein Steuerungssystem auf Basis eines Multi-Agenten-Systems entwickelt. Das Konzept findet Anwendung bei der Versorgung von Fertigungssystemen innerhalb einer beispielhaften Werkstattfertigung. Das entwickelte Steuerungssystem wird in einer Materialflusssimulation umgesetzt.Challenges such as increasing product heterogeneity, rising production costs and the demand for shorter delivery times by the customer require the implementation of flexible production concepts. This possibility of changes to the production program at short notice has an impact on material supply processes. It is necessary to develop more adaptive concepts for internal material transport. This paper presents a concept for the implementation of the pickup & delivery approach within an intelligent production. To solve the resulting pickup & delivery problem, a control system based on a multi-agent system is developed. The concept is applied to the supply of manufacturing stations within an exemplary shopfloor production. The developed control system is implemented in a material flow simulation

Robotergesteuerte Prozessautomatisierung zur softwarebasierten Automatisierung administrativer Prozesse der innerbetrieblichen Lieferkette (RPAlog)

Die innerbetriebliche Lieferkette in Unternehmen umfasst alle Bereiche von der Beschaffung bis zum Versand. Sie ist geprägt von einer heterogenen Prozesslandschaft, oftmals einhergehend mit repetitiven, administrativen Aufgaben. Diese sind in der Regel mit einem hohen manuellen Aufwand sowie einem hohen Fehlerpotenzial verbunden. Ein Beispiel hierfür ist die manuelle Eingabe von Lieferscheinen in ein Enterprise-Resource-Planning-System (ERP-System). Selbst inkrementelle Verbesserungen helfen KMU bereits enorm, die Heterogenität der Prozesse in der innerbetriebliche Lieferkette zu bewältigen. Robotic Process Automation (RPA) ist hierfür ein vielversprechender Ansatz. RPA bietet das Potenzial zur Automatisierung von administrativen Prozessen in der innerbetriebliche Lieferkette, die bislang nicht automatisierbar erschienen.The internal supply chain in companies includes all areas from procurement to shipping. It is characterised by a heterogeneous process landscape, often accompanied by repetitive, administrative tasks. These are usually associated with a high level of manual effort and a high potential for errors. An example of this is the manual entry of delivery notes into an enterprise resource planning (ERP) system. Even incremental improvements already help SMEs enormously to cope with the heterogeneity of processes in the internal supply chain. Robotic Process Automation (RPA) is a promising approach to this. RPA offers the potential to automate administrative processes in internal supply chain that previously did not seem automatable

Robotergesteuerte Prozessautomatisierung (RPA): Reifegradmodell zur Identifizierung RPA geeigneter Prozesse hinsichtlich der Dimension Daten

Für die Einführung von RPA im Unternehmen müssen in einem ersten Schritt geeignete Unternehmensprozesse identifiziert werden. Hierzu werden die Prozesse hinsichtlich verschiedener Auswahlkriterien bewertet, wie z. B. Komplexität oder Fallhäufigkeit. Ein weiteres Kriterium zur Auswahl und Bewertung von Prozessen sind die dem Prozess zugrundeliegenden Daten. In diesem Paper wird ein Reifegradmodell vorgestellt, welches das Auswahlkriterium Daten in die 5 bewertbaren Kategorien Digitalisierungsgrad, Datenmenge, Datenvarianz, Datenformat und Datenverantwortung untergliedert.For the introduction of RPA in a company, the first step is to identify suitable business processes. For this purpose, the processes are evaluated with regard to various selection criteria, such as complexity or case-sensitivity. Another criterion for the selection and evaluation of processes is the data on which the process is based. In this paper, a maturity model is presented, which subdivides the selection criterion data into the 5 assessable categories digitisation level, data quantity, data variance, data format and data responsibility

Information modeling approach for integrated logistic services in supply chains ecosystems

Dieser Beitrag beschreibt eine Vorgehensweise zur Generierung von Informationsmodellen für (hybride) logistische Dienstleitungen in horizontalen Wertschöpfungsnetzwerken. Ziel ist es dabei, über Open Source Informationsmodelle eine schnelle Integration von Plattformservices zu ermöglichen und den Abstimmungsaufwand zwischen einzelnen Partnern in der Supply Chain signifikant zu reduzieren. Über die Veröffentlichung und das kostenfreie Teilen der Informationsmodelle für die jeweiligen logistischen Standardfunktionen, sollen De-facto-Standards erreicht werden. Durch das gemeinsame Entwickeln und Adaptieren der Informationsmodelle in einer Community wird zum einen das Entwicklungsrisiko geteilt und zum anderen, je nach Größe der Community, werden die Qualität, die Passgenauigkeit und schließlich die Akzeptanz erhöht. Nach einer grundsätzlichen Einführung in das Thema Kollaborative Logistiksysteme wird der Stand der Wissenschaft und Technik für die adressierten Teilbereiche beschrieben. In Kapitel 4 wird die Notwendigkeit von einheitlichen Informationsmodellen im Kontext der Plattformökonomie motiviert. Die Vorstellung des generellen Lösungsansatzes erfolgt in Kapitel 5. Der Ansatz wird in Kapitel 6 durch einen Use Case beispielhaft beschrieben. Eine Zusammenfassung, ein Fazit und ein Ausblick erfolgen in Kapitel 7.This paper describes a procedure for generating information models for (hybrid) logistic services in horizontal value networks. The goal is to enable a fast integration of platform services via open source information models and to significantly reduce the coordination effort between individual partners in the supply chain. By publishing and sharing the free information models for the respective standard logistic functions, de facto standards are to be achieved. Through the joint development and adaptation of information models in a community, the development risk is shared and, depending on the size of the community, the quality, the accuracy of fit, and finally the acceptance are increased. After a basic introduction concerning collaborative logistic systems, the state of the art in science and technology for the addressed subsectors is described. Chapter 4 motivates the need for unified information models in the context of platform economy. The general solution approach is presented in Chapter 5, and the approach is exemplified in a use case in Chapter 6. A summary, a conclusion, and an outlook are presented in Chapter 7

Mega-Schiffe – Mega-Irrtum?

Inwieweit ist ein weiteres Größenwachstum der "Ultra Large Container Ships" aus Betreibersicht noch sinnvoll? Wird eventuell schon mit den aktuellen Schiffsgrößen das Gegenteil dessen bewirkt, was durch das Größenwachstum aus Betreibersicht eigentlich erreicht werden soll? Diesen Fragen wird anhand einiger grundsätzlicher Überlegungen nachgegangen, wobei insbesondere die Auswirkungen der längeren Hafenliegezeiten der immer größer werdenden Schiffe mit Hilfe von Proportionalitäten untersucht werden.To what extent does further growth in the size of ultra large container ships make sense from the operator\u27s point of view? Is it possible that the current ship sizes are already having the opposite effect to that which the size growth is actually intended to achieve from the operator\u27s point of view? These questions will be examined on the basis of a number of fundamental considerations, whereby the effects of the longer port lay times of the ever larger ships will be examined in particular with the help of proportionalities

Decentralized Manufacturing Control Implementation in a Cyber-Physical Test Field

Wie ein dezentrales Fertigungssteuerungskonzept realisiert werden und Erfolg herbeiführen kann, wirft noch immer Fragen auf. Daher wird an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg, Deutschland ein cyber-physikalisches Testfeld unter Verwendung von fahrerlosen Transportfahrzeugen (Automated Guided Vehicles AGV) entwickelt. Das Testfeld kann als ein "Swimmingpool"-Modell dargestellt werden. Diese Analogie beschreibt die Freiheit der Produktionsaufträge, sich mit Hilfe der AGVs dezentral innerhalb der Grenzen des "Pools", also der Produktion selbst, zu bewegen. Die Produktionsaufträge sollen den Pool von der Auftragsfreigabe auf der linken Seite bis zur Auftragsfertigstellung auf der rechten Seite des Pools durchqueren. Dabei können die Fertigungsaufträge unabhängig voneinander über die knappen Bearbeitungskapazitäten verhandeln. Ausgestattet mit bestimmten Kundenprioritäten kann ein Produktionsauftrag um eine Schwimmbahn mit teurer, aber schneller CNC-Bearbeitungskapazität verhandeln, während ein anderer Auftrag eine parallele Schwimmbahn mit preiswerter, aber langsamer konventioneller Bearbeitung bevorzugt. – Unsere Forschung auf diesem Gebiet hat gezeigt, dass ein gut organisierter Kommunikationsprozess zwischen allen Entitäten im System entscheidend für die Umsetzung eines solch dezentral organisierten Schwimmbadmodells ist. Daher konzentriert sich dieser Artikel auf die Beschreibung eines Verhandlungsmechanismus zur Unterstützung der Entscheidungsfindung zwischen diesen Entitäten. Technische Enabler wie ein MQTT-Kommunikationsbroker und eine geeignete Simulationsumgebung unterstützen das Gesamtkonzept. Es soll herausgefunden werden, inwieweit alle dezentralen Entitäten des cyber-physischen Produktionssystems (CPS) ressourcen-schonend und wertschöpfend agieren.How can a decentralized manufacturing control concept be implemented and bring about success? To answer this question, a cyber-physical test field is under development at the University of Applied Sciences Hamburg, Germany. This article gives insight into the test field for decentral manufacturing control which can be represented as a “swimming pool” model. This analogy focuses on the freedom of the production orders to decentrally negotiate among each other on scarce resources such as the machines and the transport capacity. The transport means are automated guided vehicles (AGV) which allow the production orders to move freely within the limits of the pool, namely the production itself. Production orders should cross the pool from order release on the left side to order completion on the right side of the pool using the AGVs. Though, production orders may negotiate independently about the scarce machining capacities. Equipped with given customer priorities, a production order may want to bargain for a swimming lane with expensive but fast CNC machining capacity, while a different order may prefer a parallel swimming lane offering an inexpensive but slow conventional machining service. – Our research in this field has shown that a well-organized communication process between all entities in the system is crucial to implementing such a decentrally organized swimming pool model. Therefore, this article focuses on describing a negotiation mechanism to support decision making between those entities. Technical enablers such as an MQTT communication broker and a suitable simulation environment are supporting the overall concept. It is to be learned to what extent all decentralized entities of the cyber-physical production system act in a resource-conserving and value-adding manner