Beschreibung und Evaluierung von Intralogistik Use-Cases für die Industrie 4.0 Pilotfabrik der TU Wien

Abstract

Die Industrie erlebt gegenwärtig eine digitale Revolution, in der cyber-physische Systeme miteinander vernetzt sind und untereinander kommunizieren können. Um den Wandel zu der sogenannten 'Industrie 4.0' besser bewältigen zu können, soll die gerade entstehende Industrie 4.0 Pilotfabrik der TU Wien neben ihrer Funktion als Standort für universitäre Lehre und Forschung auch als Demonstrationsplattform für zukünftige Produktions- und Logistiksysteme genutzt werden. Da in der Fabrik der Zukunft ein leistungsfähiges und flexibles intralogistisches System benötigt wird, wird in der vorliegenden Arbeit die Intralogistik in der Industrie 4.0 Pilotfabrik der TU Wien behandelt. Das intralogistische System der Pilotfabrik soll den Besuchern und Studenten mithilfe von Use-Cases verschiedene Industrie 4.0-Aspekte demonstrieren. Die Aufgabe der vorliegenden Arbeit ist es demnach, die bereits geplanten Intralogistik Use-Cases zu vervollständigen und neue, innovative Use-Cases für das Intralogistik-System der Pilotfabrik zu erarbeiten. Dabei wird den Fragen nachgegangen, wie ein intralogistisches System in der Industrie 4.0 aussehen muss und welchen Anforderungen es genügen soll. Zudem wird ein Überblick über die theoretischen Aspekte der Intralogistik und über einsetzbare Technologien und Methoden für den internen Material- und Informationsfluss der Zukunft geschaffen. Als Informationsbasis für die Erarbeitung der Use-Cases in der Pilotfabrik werden desweiteren intralogistikbezogene Use-Cases anderer bestehender Demonstrationsfabriken und Industrie 4.0-Labs beschrieben. Insgesamt können mit dem erarbeiteten theoretischen Hintergrund vier Use-Cases für die Intralogistik im Lager- und Montagebereich der Pilotfabrik dargestellt werden. Die ersten drei Use-Cases behandeln dabei primär den internen Informationsfluss, während der letzte Use-Case sich vor allem mit dem Materialfluss in der Pilotfabrik beschäftigt. Im ersten Use-Case kann durch verschiedene Lokalisierungs- und Identifikationstechnologien die Transparenz aller Transport- und Bewegungsprozesse in der Pilotfabrik gesteigert werden. Der zweite Use-Case veranschaulicht eine Methode zur automatischen Ermittlung der Bearbeitungs- und Übergangszeiten im Lager und in der Montage. Im dritten Use-Case wird die Montage durch die Bereitstellung von visuellen Montageinformationen und durch eine papierlose Qualitätssicherung unterstützt. Mithilfe eines zellularen fahrerlosen Transportsystems können im letzten Use-Case schließlich alle Lager-, Kommissionier-, Umschlag- und Transportprozesse automatisiert werden.

The industry is currently undergoing its fourth industrial revolution, in which cyber-physical systems are connected and can communicate in an Internet of Things (IoT). To overcome this digital transition to the so-called 'Industry 4.', the TU Vienna decided to build the Industry 4.0 Pilot Factory. This Pilot Factory serves on the one hand as a research and education environment for students and on the other hand as a platform for demonstration of future production and logistics. The following paper is dealing with the Pilot Factory¿s intralogistics system, because a smart factory of the future not only needs an intelligent manufacturing and production system, but also efficient and adaptive intralogistics. The different aspects of a digitalized intralogistics system are showcased by using different use cases in the Pilot Factory. Hence, the main goal of this paper is to develop new intralogistics use cases by extending the internal flow of goods and information in the Pilot Factory with innovative methods and technologies. To accomplish this purpose, research on the different theoretical and technological requirements of the future intralogistics must be done. The research is completed by describing use cases in other existing demonstration plants dealing with intralogistics. Based on this theoretical background, four different use cases are developed for the Pilot Factory's storage area and assembly lines. Three of these four use cases mainly deal with the internal flow of information, the last use case covers the internal flow of goods. The first use case improves the transparency of all transportation processes by using different localization and identification approaches. A method to automatically calculate the process time in the storage and assembly area is elaborated in the second use case. The third use case deals with visual assistance and intelligent quality management during the assembly process. By implementing automated guided vehicles, the different warehouse and order picking processes as well as the handling and transportation processes are automatized in the last use case.