Forschungsprojekte
Fabrikplanung

 

Im Folgenden finden Sie eine Auswahl unserer Forschungsprojekte:


 
 

Lebenszykluskostenreduktion im elektrischen Verteilerverkehr durch individuell adaptierbaren Antriebsstrang (LiVe)

Verkehr und Transport sind zweitgrößter Verursacher schädlicher CO2-Emissionen und tragen maßgeblich zur NOx-Gesamtemission bei. Der Güterverkehr und insbesondere der stetig wachsende Verteilerverkehr nehmen hierbei einen signifikanten Anteil ein. Zum heutigen Zeitpunkt existiert jedoch keine elektromobile und gleichzeitig wirtschaftliche Lösung für den Einsatz von LKW der EG-Fahrzeugklasse N3 bis max. 26t zul. Gesamtgewicht. Es gilt somit einen Lösungsraum aufzubauen, der es den Anwendern ermöglicht diese Fahrzeuge hinsichtlich der Lebenszykluskosten optimiert einzusetzen.

Die übergeordnete Zielsetzung besteht in der Modularisierung des Antriebstranges zur optimalen Bedienung unterschiedlicher Kundenbedarfe unter Berücksichtigung einer kostenorientierten Auslegung und Integration. Die Erforschung von modularen Strukturen abgeleitet aus Kundenanforderungen, die Integration der Module in ein Gesamtfahrzeug, sowie die Validierung der aus dem Antriebsstrangbaukasten abzuleitenden Antriebsstrangtopologien durch den Aufbau von Pilotfahrzeugen stellen die Kernbestandteile des Forschungsvorhabens dar. Weiterhin wird ein neuer Industrialisierungsansatz zur kostengünstigen Herstellung eines solchen modularen Antriebstrangbaukastens erforscht. Dazu gilt es, eine abgestimmte Fabrik- und Montageplanung sowie deren Umsetzung mit Fokus auf investitionsarmen Fertigungstechnologien mit hohen Individualisierungspotenzialen zu realisieren.




 

 
 

Invest-minimale und hocheffiziente Elektrofahrzeug-Montage (LoCoMo)

Der wesentliche Anteil der Wertschöpfung der Automobilendmontage findet heute in wenigen großen Massenfabriken in den zentralen Kernmärkten statt. Diverse Entwicklungen zeigen auf, dass derartig kostenintensive und starre Produktionssysteme für zukünftige Anforderungen nicht geeignet sind. Neue Ansätze für eine wirtschaftliche Fertigung von Fahrzeugen in marktnahen dezentralen Wertschöpfungsstrukturen sind erforderlich. Der Lösungsansatz des Forschungsprojekts LoCoMo besteht in flexiblen Low-Cost-Montageeinheiten, die auf technischen Prozessinnovationen in Form von vier Handlungsfeldern basieren.

Die Forschungsziele sind hierbei:

1. Befähigung von selbstfahrenden E-Fahrzeug-Chassis zur Schaffung von struktureller Flexibilität und Reduktion von Infrastrukturinvestitionen
2. Automatisiertes Ableiten von Montagekonstruktionszeichnungen aus Produktkonstruktionszeichnungen und Drucken von Vorrichtungen
3. Aufbrechen teurer und hoch-iterativer Justageprozesse in der Montage durch Nutzung von gedruckten Elementen zum Ausgleich von Toleranzen
4. Erforschung flexibler Low-Cost-Montagestrukturen inkl. der notwendigen echtzeitfähigen Steuerungslogik und Umsetzung einer Demonstratormontage

 

 
 

Adaptive Automatisierung in der Montage zur Steigerung der Mitarbeiterzufriedenheit im dynamischen Umfeld (A4BLUE)

Moderne Produktionssysteme und Produktpaletten stellen steigende Anforderungen an die Mitarbeiter in der Montage. Im EU-Forschungsprojekt A4BLUE wird daher in Kooperation mit internationalen Partnern das Ziel verfolgt, eine neue Generation nachhaltiger, adaptiver Montagearbeitsplätze zu entwickeln, die den wechselnden Anforderungen der modernen Produktion gewachsen sind. Es sollen automatisierte Systeme etabliert werden, die ihre Aufgaben flexibel und effizient in individueller und personalisierter Interaktion mit dem Werker ausführen. So sollen die Arbeitsbedingungen und damit einhergehend die Zufriedenheit des Werkers verbessert werden.

Am WZL und PEM wird daher ein Use-Case konzipiert, der den Werker in der Montage von E-Fahrzeugen durch den Einsatz von Augmented Reality Lösungen und einem automatisiert fahrenden Werkzeugwagen unterstützt. In Vorbereitung der softwaretechnischen Umsetzung von Industrie 4.0 Lösungen wird ein Visualisierungsmodell entworfen, das die materiellen und immateriellen Ressourcen der Produktion transparent und leicht verständlich dokumentiert. Des Weiteren wird ein Bewertungskonzept erarbeitet, welches ein kontinuierliches Monitoring moderner Montagearbeitsplätze ermöglicht, um die implementierten Lösungen zu validieren. Für die zukünftige Gestaltung von Montagesystemen wird zudem eine Methodik entwickelt, die ein nachhaltiges Design ermöglicht, indem individuell optimale und adaptive Automationsgrade identifiziert und realisiert werden können.

 

 
 

Multivariable Automatisierungsentscheidungen für die volumen- und produktflexible Fließmontage (MAproFli)

Traditionell findet eine Bestimmung des optimalen Automatisierungsgrades anhand von monetären Vergleichsrechnungen statt. Eine rein monetäre Bewertung ist jedoch nicht ausreichend. Ziel des Forschungsprojektes MAproFli ist daher die Entwicklung einer Entscheidungsmethodik für den optimalen Automatisierungsgrad in der volumen- und produktflexiblen Fließmontage auf Basis multivariabler Kriterien. Dabei soll zunächst die Entscheidungsfähigkeit durch eine kontextrelevante Auswahl der Entscheidungsfaktoren verbessert und dass notwendige Maß an Wandlungsfähigkeit abgebildet werden. Basierend hierauf kann eine Auswahl und Bewertung an Automatisierungsalternativen vorgenommen werden. Eine Verbesserung der Entscheidungsqualität für Automatisierungsalternativen soll durch die Übertragung von Erkenntnissen aus der Arbeitswissenschaft, der Entscheidungstheorie und bewährten Methoden der Wirtschaftlichkeitsrechnung erreicht werden. Schließlich soll der Entscheidungsaufwand durch eine multivariable Entscheidungsmethodik und die Entwicklung einer auf der Entscheidungsmethodik basierenden Softwarelösung reduziert werden. Der Untersuchungsbereich konzentriert sich dabei auf die Fließmontage von Mittel- bis Großserien.

 

 
 

Cyber-physische Systeme von kleinen und mittleren Unternehmen für kleine und mittlere Unternehmen (cyberKMU²) (EU)

Der Schritt zur Industrie 4.0 ist besonders für produzierende KMU von Bedeutung, um ihre Wettbewerbs- und Innovationsfähigkeit beizubehalten und sich im weltweiten Wettbewerb behaupten zu können. Cyber Physical Systems (CPS) sind wesentliche Technologiebausteine zur Umsetzung von Industrie 4.0. Doch insbesondere KMU fällt die Übertragung des abstrakten Begriffs „Cyber Physical Systems“ als Lösungskomponente für ihre operativen Problemstellungen schwer.
Das Projekt cyberKMU² entwickelt eine Online-Plattform, die produzierende KMU unterstützt, Cyber Physical Systems zu identifizieren und geeignete Technologieanbieter zu finden. Die Auswahl erfolgt durch eine Analyse der Anforderungen der Anwenderunternehmen im Konsortium und eine Analyse der am Markt befindlichen Cyber Physical Systems. Um die Qualität der Bewertungsmethode sicherzustellen, werden die empfohlenen Lösungen anhand konkreter Demonstratoren in den Anwenderunternehmen umgesetzt und validiert.

 

 
 

PrOlonged Life Cycle for Electric vehicles (POLICE) – Verlängerte (Erst-)Nutzungsdauer durch updatefähige Fahrzeugkonzepte (BMWi)

Das Forschungsvorhaben POLICE hat die Erhöhung der Nutzungsdauer und der damit verbundenen Attraktivitätssteigerung von Elektrofahrzeugen zum Ziel. Durch Remanufacturing, dem gezielten Austausch bestimmter Komponenten, können updatefähige Fahrzeuge aktualisiert und auf einem neuwertigen Stand gehalten werden. Neben der Untersuchung verschiedener Batteriekonzepte, der Entwicklung flexibler Anbindungselemente und -verfahren sowie der werkstoffseitigen Qualifizierung von 3D-Druck für Austauschkomponenten wird die Auslegung der Montage/ Demontage für das Remanufacturing von Elektrofahrzeugen betrachtet. Bei der Erarbeitung des Montage-/ Demontagekonzepts werden insbesondere die Themenbereiche Montagelayout, Bereitstellung sowie Mitarbeiterqualifikation fokussiert.

 

 
 

Modularer Energiebaukasten für Fabriken: integrierte modulare PROduktions- und Energieplanung (imPROvE)

imPROve steht für "integrierte modulare Produktions- und Energieplanung". Das Ziel von imPROve ist die Steigerung der Energieeffizienz von Fabriken. Schlüssel hierzu sind die Integration und Vernetzung von Fabrik und Energiesystem sowie die phasenübergreifende Betrachtung von Konzeptionierung, Ausführungsplanung und Betrieb der Fabrik. Zentrale Aufgabe von imPROvE ist daher die Entwicklung integrierter Methoden und Werkzeuge für die Produktions- und Energieplanung.

 

 
 

Graduiertenkolleg Anlaufmanagement (DFG)

Im Graduiertenkolleg Anlaufmanagement werden in interdisziplinärer Zusammenarbeit Entscheidungsmodelle entwickelt, die das Systemverhalten des Anlaufmanagements in Beziehung zu Entscheidungsgrundlagen, Entscheidungsfähigkeiten und Zielsystemen der zu treffenden Einzelentscheidungen im Anlauf setzen. Entscheidungsmodelle erlauben es, zukünftig Entscheidungen im Produktionsanlauf systematisch zu verbessern, Probleme zu antizipieren und proaktiv Problemlösungsstrategien zu entwickeln.

 

 
 

Virtual Production Intelligence goes Virtual Reality (DFG)

Im Rahmen des Forschungsprojektes werden relevante Fragestellungen und Ergebnisse aus realen Fabrikplanungsprojekten in die virtuellen Fabrik übertragen. Das WZL ist an der Entwicklung von zwei Demonstratoren beteiligt. Zum einen werden für die Fabrikplanung relevante Kennzahlen definiert und in flapASSIST, einer dreidimensionalen, virtuellen Fabrikplanungsumgebung visualisiert. Darüber hinaus werden die Informationsflüssen von Fabrikplanungsprojekten analysiert und in die Virtual Production Intelligence integriert. Beides geschieht in direkter Anlehnung an das Aachener Fabrikplanungsvorgehen.

 

 
 

Eine Auswahl unserer abgeschlossenen Forschungsprojekte: