FlexTools –
Die modulare Toolbox für flexible Robotik
kleinerer und mittlerer Automotive-Zulieferer
FlexTools – die modulare Toolbox für flexible Robotik kleinerer und mittlerer Automotive-Zulieferer
Der Einsatz von Automatisierungslösungen ist angesichts eines hohen Wettbewerbsdrucks und Fachkräftemangels für große Teile der deutschen Automobil- und Zulieferindustrie essentiell zur Aufrechterhaltung der Wettbewerbsfähigkeit. Die Einführung von Automatisierungslösungen wie autonomer mobiler Robotik (AMR) stellt jedoch gerade kleinere und mittlere Unternehmen (KMU) unter den Zulieferern vor erhebliche Herausforderungen. Insbesondere die Integration in die bestehenden, historisch gewachsenen Produktionssysteme, dem sog. Brownfield, bringt enorme Herausforderungen mit sich. Zu diesen zählen u.a. die Restriktionen der physischen und digitalen Infrastruktur, fehlende Expertise und Akzeptanz, hohe Investitionskosten und Simulationsaufwände sowie langwierige Projektlaufzeiten.
FlexTools begegnet diesen Herausforderungen mit einem umfassenden modularen Bausteinkasten, der die kosteneffiziente Einführung mobiler Robotik in Brownfield-Umgebungen mit historisch gewachsenen Produktionssystemen erleichtert. Dieser umfasst flexible Robotik-Plattformen, austauschbare Planungs- und Steuerungsverfahren und digitale Zwillinge zur virtuellen Inbetriebnahme. Im Fokus stehen zudem neben den technischen Komponenten auch der Transformationsprozess der Organisation mit ihren Mitarbeitenden durch Bausteine für die Projektierung, Hilfestellungen und Vorgehensmodelle für ein erfolgreiches Change-Management sowie für die Qualifizierung von Beschäftigten.
Die Module des FlexTools-Bausteinkastens werden entlang der Anforderungen zweier repräsentativer Anwendungsfälle aus der Automobil- und Zulieferindustrie entwickelt. Die Entwicklung dieser Komponenten erfolgt dabei in den drei Schlüsselbereichen: Robotertechnologie, IT-Systeme & Algorithmen sowie Management & Umsetzung. Die Wiederverwendbarkeit wird durch die Nutzung bestehender Standards und Schnittstellen ermöglicht. Fundamental ist während der Projektdurchführung die Entwicklung dieser Lösungskonzepte ein engen Dialog mit den Anwendungspartnern zu führen. Durch dieses Vorgehen wird das Ziel erreicht, KMUs in die Lage zu versetzen, ihre Prozesse und Systeme eigenständig weiterzuentwickeln.
Im Projekt FlexTools werden Anwendungsfälle in räumlich beengten Brownfield-Umgebungen in der Lager- und Produktionslogistik der Automobilzulieferer untersucht. Im Fokus des Vorhabens sind dabei Anwendungen in der Produktionsversorgung, einerseits im Transport durch konventionelle AMR-Plattformen, andererseits im Aufbau und Einsatz neuer Technologien zum Lasthandling, die anhand von Demonstratoren in realen Umgebungen untersucht werden. Im engen Austausch mit industriellen Netzwerken wird der Einsatz der FlexTools-Bausteine auf weitere verallgemeinerbare Anwendungsfälle untersucht. Der Schwerpunkt des Projekts liegt hierbei in der Entwicklung modularen Komponenten, die Anwender in die Lage versetzen, den Einsatz von AMR zu bewerten, die Projektierung effizient zu gestalten und im Betrieb Anpassungen selbstständig vorzunehmen. Damit kann der Einsatz von mobilen Robotern virtuell erprobt, das Gesamtsystem geplant, optimiert und ausgelegt sowie neue Algorithmen getestet werden.
Aus unserer Arbeit
Aktuelles
FlexTools auf der FTS Fachtagung
„Die FTS-Fachtagung findet alle zwei Jahre statt und hat inzwischen über 30 Jahre Tradition. Sie hat sich in dieser Zeit zu dem Branchentreffen entwickelt. Zu den Zielgruppen...
FlexTools auf dem Open House Day am Fraunhofer IML
Am Open House Day hat das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik dazu eingeladen, einen Blick hinter die Kulissen der angewandten Logistikforschung zu werfen. Über...
Max Disselnmeyer Präsentiert Forschungsergebnisse auf der ICCL, Mexiko
Das vorgestellte Paper adressiert zentrale Herausforderungen bei der Einführung von autonomen mobilen Robotern (AMRs) in die Logistikprozesse von kleinen und mittelständischen...
Design Thinking Workshop (I): Einführung und Planung von AMRs
Wir blicken auf einen erfolgreichen Design Thinking Workshop zurück, der kürzlich im Rahmen unseres Forschungsprojektes FlexTools stattfand. Mit dem Fokus auf die...
Aus unserer Arbeit
Publikationen
Straub, N., Schrage, T., Thayaparan, T. & Bömer, T. (2024)
Bausteinkasten zur Einführung flexibler mobiler Robotik.
Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, 119(10), 724-727. https://doi.org/10.1515/zwf-2024-1138
Schrage, T., Thayaparan, T. & Straub, N. (2024)
Toolbox für flexible Robotik bei Automobilzulieferern.
Service Today 24(3), 60-61
Bömer, T., Koltermann, N., Pfrommer, J., Meyer, A. (2024)
Sorting Multibay Block Stacking Storage Systems with Multiple Robots.
In: Garrido, A., Paternina-Arboleda, C.D., Voß, S. (eds) Computational Logistics. ICCL 2024. Lecture Notes in Computer Science, vol 15168. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-71993-6_3
Disselnmeyer, M., Bömer, T., Pfrommer, J., & Meyer, A. (2024, September)
The Static Buffer Reshuffling and Retrieval Problem for Autonomous Mobile Robots.
In International Conference on Computational Logistics (pp. 18-33). Cham: Springer Nature Switzerland. DOI: 10.1007/978-3-031-71993-6_2
Projektpartner
Die Tünkers Maschinebau GmbH ist ein in Ratingen ansässiges Unternehmen, das sich auf die Entwicklung und Produktion von Automatisierungstechnik spezialisiert hat. Tünkers bietet weltweit innovative Lösungen in verschiedenen Bereichen der industriellen Automation an. Im Rahmen des Projekts FlexTools nimmt die Tünkers Maschinenbau GmbH eine zentrale Rolle im Bereich der Entwicklung und Optimierung von fahrerlosen Transportsystemen ein. Tünkers bringt umfangreiche Erfahrungen aus vorangegangenen FTS-Projekten ein und ist verantwortlich für die Anforderungsanalyse und die konzeptionelle Entwicklung von Lösungsansätzen. Außerdem leitet Tünkers als Konsortialführer die technische Koordination des Projektes.
Der Lehrstuhl für Unternehmenslogistik (LFO) ist an der forschungsorientierten TU Dortmund in der Fakultät Maschinenbau angesiedelt. Der LFO steht für grundlagenorientierte und angewandte Forschung in einem hochkarätigen und internationalen Umfeld mit einem dynamischen Team. Im Projekt FlexTools liegt der Fokus des LFO neben der wissenschaftlichen Projektkoordination verstärkt auf der Entwicklung eines Digitalen Zwillings und den erforderlichen Managementbausteinen.
Mit dem Fraunhofer IML ist das weltweit größte anerkannte Forschungsinstitut für Logistikanwendungen Projektpartner. Im Projekt erproben die dort ansässigen ExpertInnen aus dem Bereich Robotik und kognitive Systeme sowie IoT und Eingebettete Systeme Ansätze für die Lokalisierung und Navigation basierend auf diversen Sensoren und deren Fusion sowie Konzepte für das Greifen von unterschiedlichen Objekten. Besonderer Schwerpunkt liegt in der Berücksichtigung der sich wandelnden Kinematik bei der lokalen und globalen Bahnplanung sowie beim Routing einer Flotte von AMR wie dem evoBOT.
Das Institut für Informationsmanagement im Ingenieurswesen (IMI) an der Fakultät Maschinenbau des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) bildet die Schnittstelle zwischen den Disziplinen Maschinenbau und Informatik. Mit der neuen Professur „Data Science im Maschinenbau“ liegt der Fokus der Forschung in den Bereichen hybride KI, autonome Entscheidungsfindung sowie Self-Service Analytics. Im Rahmen des Projektes FlexTools liegt der Fokus des IMI auf der Entwicklung und Implementierung von modular einsetzbaren und adaptiven Algorithmen in der autonomen Produktionsversorgung.
ProLog Automation bietet FTS Dienstleistungen für Anwender und Hersteller von Fahrerlosen Transportsystemen und Autonomen Mobilen Roboter und steht mit seiner Expertise aus zahlreichen Intralogistikprojekten – von der Konzeptvalidierung über die Planung und Inbetriebnahme bis hin zum Anlagenbetrieb, Service, Wartung, Hotline und Schulungen – zur Seite. Im Projekt FlexTools liegt Fokus der Fa. ProLog Automation GmbH auf der Entwicklung der Werkzeuge und Konzepte zur Unterstützung von Anwendern, Betreibern und Herstellern bei der Projektabwicklung. Außerdem werden Werkzeuge und Konzepte zur Kompetenzentwicklung von Beschäftigten (weiter-)entwickelt.
Als unabhängige Stiftung steht das FZI Forschungszentrum Informatik seit über 35 Jahren für angewandte Spitzenforschung im Bereich der Informatik und ihrer Anwendungsfelder. Im Projekt FlexTools erforscht und erprobt das FZI Ansätze für die flexible Ausgestaltung von Algorithmen für verschiedene Steuerungsebenen, von der Flottensteuerung über das Auftragsmanagement bis hin zu lokalen dezentralen Koordinations- und Anpassungsmechanismen.
SimPlan ist ein führender Dienstleister in den Bereichen Simulation, Virtuelle Inbetriebnahme und Digitaler Zwilling und arbeitet branchenübergreifend in Produktion und Logistik. Zum Einsatz kommen dabei verschiedene Simulationswerkzeuge von Dritten, z. B. Plant Simulation von Siemens, AnyLogic der AnyLogic Company oder Emulate3D der Firma Rockwell Automation sowie eigene Softwarepakete wie z. B. SimVSM. SimPlan verfügt über ein umfassendes Know-how in der Anwendung und Entwicklung von Materialflusssimulatoren und -simulationen. Darüber hinaus verfügt SimPlan über Expertise bei der Verknüpfung von Simulatoren mit anderen betrieblichen IT-Systemen und der Integration von Simulatoren in IT-Plattformen. Im Projekt FlexTools trägt SimPlan schwerpunktmäßig dazu bei, die Entwicklung und Standardisierung von Simulationsmodellen und Digitalen Zwillingen für autonome Transportsysteme zu optimieren und dabei eine effiziente Steuerungsschicht und Schnittstellenintegration zu implementieren.
HEO COATING ist ein Innovationsunternehmen der Oberflächenindustrie für industrielle Beschichtungsprozesse. Unsere qualitätsführenden Hochglanz-, Matt- und Korrosionsschutzbeschichtungen haben sich längst für die vollautomatisierte Serienproduktion durchgesetzt. In hohen Volumen fertigen wir für unsere Kernmärkte Mobilität, Energie, Gebäude, Maschinenbau und Luft- und Raumfahrt. Sämtliche Premium-Automobilhersteller vertrauen seit Jahren auf Beschichtungsprozesse von HEO COATING. Durch unsere dekorativen und funktionellen Oberflächen wird der Wert dieser Fahrzeuge signifikant gesteigert. Im Projekt FlexTools trägt HEO COATING zentral durch das Bereitstellen praxisrelevanter Anforderungen, das Testen der entwickelten Bausteine in der eigenen Produktionsumgebung und das Liefern kontinuierlicher Rückmeldungen zur Optimierung der Toolbox bei.
TE Connectivity ist ein weltweit führender Anbieter von Industrietechnologien für eine sicherere, nachhaltige, produktive und vernetzte Zukunft. Unser breites Angebot an Konnektivitäts- und Sensorlösungen ermöglicht die Verteilung von Energie, Signalen und Daten, um den Transport der nächsten Generation, erneuerbare Energien, automatisierte Fabriken, Rechenzentren, Medizintechnik und vieles mehr voranzutreiben. Mit mehr als 85.000 Mitarbeitern, darunter 8.000 Ingenieure, die mit Kunden in rund 140 Ländern zusammenarbeiten, sorgt TE dafür, dass JEDE VERBINDUNG ZÄHLT.
Assoziierte Projektpartner
Die wfg Wirtschaftsförderung Kreis Soest GmbH unterstützt klein- und mittelständische Unternehmen des produzierenden Gewerbes zu anwendungsbezogenen Fragestellungen der Digitalisierung, Nachhaltigkeit und Entwicklung von Produkt- und Prozessinnovationen. Im Projekt FlexTools liegt der Fokus der wfg auf dem Technologie- und Wissenstransfer sowie dem Ausbau von Netzwerkstrukturen zwischen Wirtschaft und Hochschulen.
Der Unternehmensbereich Automotive umfasst Technologien für passive Sicherheits-, Brems-, Fahrwerk- sowie Bewegungs- und Bewegungskontrollsysteme. Innovative Lösungen für das assistierte und automatisierte Fahren, Anzeige- und Bedientechnologien sowie Audio- oder Kameralösungen für den Innenraum gehören ebenso zum Portfolio wie intelligente Informations- und Kommunikationstechnik für Mobilitätsdienstleistungen für Flottenbetreiber und Nutzfahrzeughersteller. Umfassende Aktivitäten rund um Vernetzungstechnologien und Fahrzeugelektroniken bis hin zu Hochleistungscomputern ergänzen das Angebot.
Das Forum-FTS versteht sich als DAS Kompetenzzentrum für mobile Robotik. Wir wissen fast alles über Fahrerlose Transportsysteme (FTS), Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF), Automated Guided Vehicles (AGV) und autonome mobile Roboter (AMR). Wir hinterfragen die technische Machbarkeit und die Wirtschaftlichkeit dieser Systeme in der Intralogistik und machen den Weg frei für Serviceroboter in öffentlich zugänglichen Bereichen wie Krankenhäusern.
TRUMPF hat sich zu einem der weltweit führenden Unternehmen für Werkzeugmaschinen, Laser sowie Elektronik für industrielle Anwendungen entwickelt.
Das Projektvorhaben „FlexTools“ für flexible mobile Robotik interessiert uns in besonderer Weise. Themen wie die Aufwandsreduktion bei der Einführung, durchgängige cyber-physische Zwillinge für heterogene Flotten, modulare frei verfügbare Softwarekomponenten, hochflexible Robotik-Plattformen als auch Managementtools und Kompetenzentwicklungskonzepte sind für uns in hohem Maße relevant und ein wichtiger Beitrag um die Effizienz und Anpassungsfähigkeit in unseren Produktionsstandorten gemeinsam mit unseren Partnern weiter steigern zu können.
Das Dortmunder Startup SLAPStack entwickelt ein revolutionäres KI-gestütztes Betriebssystem für Bodenblocklager. Durch die Integration von Leitsteuerung, Lagerverwaltung und Simulation in einer Lösung optimiert SLAPStack sowohl den Einsatz von fahrerlosen als auch manuell gesteuerten Gabelstaplern. Das Resultat sind erhebliche Kostenersparnisse durch ein einfach realisierbares, extrem effizientes und adaptives Lagersystem.
Ansprechpartner
Verbundkoordination:
Christian Dreyer, Tünkers Maschinenbau GmbH,
Kontakt
Prof. Michael Henke,
Lehrstuhl für Unternehmenslogistik (LFO), TU Dortmund
E-Mail: michael.henke@tu-dortmund.de
Dipl.-Logist. Natalia Straub,
Lehrstuhl für Unternehmenslogistik (LFO), TU Dortmund
E-Mail: natalia.straub@tu-dortmund.de
Prof. Anne Meyer,
Institut für Informationsmanagement im Ingenieurswesen (IMI), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
E-Mail: anne.meyer@kit.edu
Förderung
Projektlaufzeit: 01.09.2023 – 31.08.2026
Förderkennzeichen: 13IK032
Finanziert durch die Europäische Union – NextGenerationEU. Die geäußerten Ansichten und Meinungen sind ausschließlich die des Autors/der Autoren und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten der Europäischen Union oder der Europäischen Kommission wieder. Weder die Europäische Union oder die Europäischen Kommission können für sie verantwortlich gemacht werden.