Heger, Jens
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Item-typ:Veröffentlichung, Modellierung cyber-physischer Logistiksysteme in Distributionsprozessen(2022-04-08); ; ; Cyber-physische Systeme können einen Beitrag zur Verbesserung der logistischen Qualität sowie zur Optimierung logistischer Prozesse leisten. Handelt es sich bei der Planung oder Optimierung logistischer Prozesse bereits um eine interdisziplinäre Aufgabe, wird diese durch den Einsatz von cyber-physischen Systemen um weitere Disziplinen erweitert. Vorhandene Modellierungskonzepte berücksichtigen dabei die bekannten Disziplinen, die „neuen“ Disziplinen Systems Engineering oder Elektrotechnik finden wenig bis keine Berücksichtigung. Durch das Zusammenwirken dieser Vielzahl an Disziplinen können Ineffizienzen bei der Konzipierung und Entwicklung von cyber-physischen Logistiksystemen entstehen. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit ein Modellierungskonzept entwickelt, das die Kommunikation der beteiligten Disziplinen verbessert und somit zu effizienteren Prozessen bei der Konzipierung und Entwicklung führt. Das methodische Gerüst der vorliegenden Arbeit bildet das Design Science Research Methodology (DSRM) Prozess-Modell nach Peffers et al.. Diese Methode ermöglicht die strukturierte Entwicklung eines Artefakts sowie dessen Anwendung und Evaluation. Der DSRM-Prozess wird durch die wissenschaftlichen Methoden Anforderungsmanagement nach Hull et al., Wiederverwertungsorientiertes Software-Engineering nach Sommerville sowie das Evaluationskonzept nach Venable et al. und die Durchführung von Leitfaden-orientierten Experteninterviews nach Mayer inklusive der qualitativen Inhaltsanalyse nach Mayring sowie Misoch flankiert. Das entwickelte Artefakt „Integriertes Modellierungskonzept“ liefert eine Notation, ein Sichtenkonzept und ein Vorgehensmodell. Die Notation basiert auf den Modellierungsmethoden Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI 4.0), Business Process Model and Notation (BPMN 2.0), Decision Model and Notation (DMN 1.2) sowie dem Quality Function Deployment (QFD) und vereint diese. Als Grundlage für das Sichtenkonzept dient RAMI 4.0. Das Vorgehensmodell wurde in Anlehnung an den Deming-Zyklus entwickelt. Die Anwendung des Artefakts erfolgt anhand des Praxisbeispiels „Transport von Bananen aus Mittelamerika nach Europa“ des Forschungsprojekts „Der Intelligente Container“. Aufbauend auf der Anwendung wird das Integrierte Modellierungskonzept gemäß der von Venable et al. publizierten Evaluationsmethode für DSRM-Aktivitäten evaluiert. Das Ergebnis der Dissertation wurde durch die konsultierten Experten aus Anwendersicht positiv bewertet.Dissertation588 581 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item-typ:Veröffentlichung, Entwicklung eines Referenzmodells für eine echtzeitfähige zustandsorientierte Instandhaltung von komplexen technischen Systemen(2020-04-16); ; ; Im Rahmen dieser Dissertation wird ein Zustandsüberwachungssystem (engl. condition monitoring system) entwickelt, welches unter Verwendung des Komplexereignisverarbeitungsansatzes (engl. complex event processing) eine Überwachung eines Systemzustands in Echtzeit erreicht, Störungsursachen identifiziert und den Zustand technischer Komponenten bewertet. Auf Basis dieser Informationen können anschließend im Rahmen der Instandhaltungsplanung verschiedene Instandhaltungsmaßnahmen angestoßen werden. Der Einsatz der CEP-Technologie setzt die Entwicklung neuer Informationslandschaften, basierend auf ereignisgesteuerten Architekturen, voraus. Innerhalb dieser Arbeit wird in diesem Sinne unter anderem die Forschungsfrage bearbeitet, wie das Zustandsüberwachungssystem im Hinblick auf seine Struktur entworfen werden muss, damit ein erfolgreicher Einsatz des CEP-Ansatzes realisiert werden kann. Dies erfolgt mittels eines Referenzmodells. Zudem adressiert die Arbeit die Forschungsfrage, wie das System konfiguriert werden muss, damit Sensordaten verschiedener Komponenten in Echtzeit zueinander in Beziehung gesetzt werden können, um globale Bedingungen richtig einschätzen zu können. Dies wird in dieser Arbeit als Konfigurationsmethodik adressiert.Dissertation798 2537 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item-typ:Veröffentlichung, Methodische Entwicklung von hochflexibler stationärer Fördertechnik am Beispiel eines omnidirektionalen Fördersystems(2026-03-09); ; ; Das wachsende Paketvolumen im Onlinehandel und Kurier-Express-Paket-Sektor (KEP) zwingt die Intralogistik zu anpassungsfähigen Prozessen. Herkömmliche stationäre Materialflusssysteme sind jedoch meist hochspezialisiert und lassen sich nur schwer an volatile Anforderungen anpassen. Da eine quantitative Grundlage zur Bewertung in der Konzeptphase fehlte, ist die Entwicklung bedarfsgerechter, hochflexibler Fördersysteme im interdisziplinären Forschungsfeld der Produktentwicklung mit Schwerpunkt Automatisierungstechnik, konkret in der Intralogistik, zu verorten. Diese Arbeit schließt diese Forschungslücke durch eine in die Richtlinie VDI 2221 integrierte, technologieneutrale Bewertungsmethode auf Basis einer mehrstufigen Nutzwertanalyse. Das Modell teilt das Zielsystem systematisch in vier Dimensionen der Flexibilität (Layout-, Durchsatz-, Fördergut- und Prozessflexibilität) sowie zwei Dimensionen der Wandelbarkeit (Erweiterungs- und Integrationsfähigkeit). Diesen sechs Zielvorstellungen werden 14 physikalische und steuerungstechnische Kriterien zugeordnet. Zur objektiven Gewichtung wird eine Support Vector Machine (SVM) eingesetzt, die auf Basis einer Expertenbefragung eine Rangliste der Flexibilitätstreiber berechnet. Die Validierung der Methode erfolgt rekursiv entlang des Entwicklungsprozesses der omnidirektionalen Fördertechnologie celluveyor über drei Systemgenerationen. Durch die kontinuierliche Anwendung der Bewertungsmethode und die gezielte Umsetzung der identifizierten Optimierungspotenziale konnte die Gesamtflexibilität des Systems in jeder Generation nachweislich gesteigert werden. Die Arbeit demonstriert somit erfolgreich, wie subjektiv empfundene Flexibilität in eine objektiv messbare ingenieurwissenschaftliche Zielgröße transformiert wird.Dissertation14 22 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item-typ:Veröffentlichung, Entwicklung eines Planungs- und Steuerungssystems zur Produktivitätssteigerung des Fahrzeugumschlags auf Automobilterminals(2025-08-13); ; Weltweit werden stets mehr Fahrzeuge produziert. Gleichzeitig werden die Distributionswege länger und eine kurze Lieferzeit für die Kaufentscheidung wichtiger. Automobilterminals spielen in der Fertigfahrzeugdistribution eine wichtige Rolle, da sie als zentrale Lager- und Umschlagpunkte auf dem Distributionsweg dienen. Mit dem Trend der steigenden Fahrzeugproduktion müssen auf den Automobilterminals immer mehr Fahrzeuge umgeschlagen werden. Außerdem steigt auf Grund komplexerer Abläufe die Anzahl an terminalinternen Fahrbewegungen pro umgeschlagenem Fahrzeug. Dem gegenüber stehen ein zunehmender Personalmangel und ein steigender Kostendruck im weltweiten Wettbewerb, sodass der Effizienzdruck auf Automobilterminals stets größer wird. Weiterhin steigen die Anforderungen an die Flexibilität und die Reaktionsgeschwindigkeiten der Terminals bei außerplanmäßigen Ereignissen. Um diesem Problem zu begegnen, wird in dieser Arbeit ein neues Fahrzeughandlingsystem für Automobilterminals entwickelt, das aus einem neuen operativen Fahrzeughandlingprozess und einem neuen Planungs- und Steuerungssystem besteht. Das Hauptziel der Entwicklung ist eine höhere Effizienz, d.h. Produktivität, der Handlingprozesse zu erreichen. Außerdem soll das System nachhaltig und praxistauglich gestaltet sein, sodass bei der Systemgestaltung sowohl Human Factors als auch der Umgang mit außerplanmäßigen Ereignissen berücksichtigt werden. Der bisherige Fahrzeughandlingprozess ist typischerweise so gestaltet, dass die Fahraufträge gruppiert in Auftragspools durch feste Fahrerteams bearbeitet werden, die so lange zwischen Start und Ziel eines Auftragspools pendeln, bis dieser abgearbeitet ist. In dieser Arbeit hingegen sollen die Fahrauftragszuweisungen für jeden Fahrauftrag individuell, d.h. auf dem Detailgrad der einzelnen Fahrer nach dem Kriterium der schnellsten Erreichbarkeit erfolgen. Dabei können die Transfers sowohl zu Fuß als auch über ein terminalweites Hop-on-Hop-off-System von Shuttlebussen erfolgen. Die individuelle Fahrauftragszuweisung und die Neuerung kurze Lauftransfers in Betracht zu ziehen, zielt darauf ab, unproduktive Arbeitszeiten in Form von Warte- oder Transferzeiten zu verringern. Das Planungs- und Steuerungssystem wird als echtzeitfähiges System mit einer hochfrequenten rollierenden Planung entwickelt. Diese basiert auf einem Optimierungsmodul, das eine individuelle Zuweisung zwischen den Fahraufträgen, dem Fahrpersonal und den Shuttles vornimmt. Außerdem optimiert es die Shuttlerouten. Das konzipierte Fahrzeughandlingsystem wird in Form eines ereignisdiskreten Simulationsmodells implementiert, das die operativen Prozesse der Fahrauftragsausführungen, der Lauf- und der Shuttletransfers sowie der außerplanmäßigen Ergebnisse abbildet. Entsprechend der individuellen Steuerung des Fahrpersonals und der Shuttles wird dieses Konzept als Einzelsteuerung bezeichnet. Als Benchmark wird in dem Simulationsmodell ebenso die bisher gängige Art des Fahrzeughandlings abgebildet, die auf Grund der teambasierten Betrachtung der Fahrer und der Shuttles als Teamsteuerung bezeichnet wird. Außerdem wird eine kombinierte Version der Team- und der Einzelsteuerung implementiert, die als hybride Steuerung bezeichnet wird. Alle drei Steuerungsansätze (Einzelsteuerung, Teamsteuerung und hybride Steuerung) werden im Rahmen einer Simulationsstudie, die auf Realdaten des Automobilterminals in Bremerhaven basiert, evaluiert. Als Ergebnis wird für die neu entwickelte Einzelsteuerung eine mittlere Produktivitätssteigerung von 18% gegenüber der Teamsteuerung erreicht. Für die hybride Steuerung liegt die Produktivitätserhöhung gegenüber der Teamsteuerung im Mittel bei 9 %. Im Bezug auf die Human Factors werden u.a. Arbeitsbelastungen in Form von Laufdistanzen oder soziale Komponenten wie Teamarbeit evaluiert. Hierbei zeichnet sich die hybride Steuerung im Vergleich zur Einzelsteuerung durch eine geringere Arbeitsbelastung und eine höhere soziale Komponente aus. Weiterhin zeigt sich, dass außerplanmäßige Ereignisse von dem neuen Fahrzeughandlingsystem sehr gut in den Prozessablauf integriert werden können, ohne dass die Produktivität dadurch nennenswert beeinflusst wird. Bei der Simulation verschiedener Arbeitsschichten wird beobachtet, dass die Zusammenstellung des Fahrauftragspools einen Einfluss auf die Produktivität der drei Steuerungsansätze hat und dass die Produktivitätsunterschiede zwischen den drei Steuerungsansätzen teils stark variieren. Um die je Schicht und Steuerungsansatz zu erwartende Produktivität auch ohne vorherige Simulation abschätzen zu können, werden im Rahmen der Arbeit Prädiktoren ermittelt, die sich aus dem voraussichtlichen Anteil der Lauftransfers und der voraussichtlichen mittleren Distanz der Fahraufträge zusammensetzen. Für den praktischen Einsatz wird die Handlungsempfehlung gegeben, den Steuerungsansatz für jede Schicht individuell auszuwählen. Dabei empfiehlt es sich für eine gute Balance zwischen möglichen Produktivitätssteigerungen und einer damit einhergehenden Arbeitsbelastung die Einzelsteuerung insbesondere dann einzusetzen, wenn besonders hohe Produktivitätsgewinne gegenüber den anderen Steuerungsansätzen zu erwarten sind. In den anderen Fällen bietet es sich auf Grund der geringeren Arbeitsbelastung für das Fahrpersonal an, die hybride Steuerung zu verwenden. Basierend auf den Forschungsergebnissen dieser Arbeit und darüber hinausgehenden Praxistests wurde begonnen, das Fahrzeughandlingsystem auf dem Automobilterminal in Hamburg umzusetzen und im operativen Betrieb zu erproben. Dies zeigt, dass die Dissertation einen praxisrelevanten Beitrag zu der Verbesserung des Fahrzeughandlings auf Automobilterminals geleistet hat.Dissertation70 52 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item-typ:Veröffentlichung, Potentiale eines flurfreien Transportsystems für Standardseecontainer(2020-03-23); ; ; Die weltweit verteilte Herstellung von Gütern führt zu einem stetig wachsenden, globalen Logistiknetzwerk; auch die Größe der transportierenden Schiffe steigt stetig an. Die Anpassung logistischer Systeme und insbesondere auch der landseitigen Logistikprozesse an diese Gegebenheiten ist erforderlich, um den effizienten Transport der Gütermengen weiterhin zu gewährleisten. Dabei liegt eine große Herausforderung in der Bereitstellung größerer Lagerkapazitäten für Container. Häufig ist eine direkte Expansion der vorhandenen Flächen auf Grund der umgebenden Strukturen (Gebäude, Straßen, o.ä.) erschwert oder nicht möglich oder Folgeprozesse hemmen die Kapazitätserweiterung. Zur Überwindung dieser Hemmnisse ist der Einsatz von einer Transporttechnologie, die eine andere als die herkömmliche Infrastrukturebene nutzt, also flurfrei transportiert, sinnvoll. Im Rahmen der Dissertation werden Technologien zum flurfreien Containertransport ermittelt und eine Analysesystematik zur szenariospezifischen Einschätzung des Einsatzpotentials der spezifischen Technologien konzipiert und exemplarisch umgesetzt. Der Analysesystematik folgend wird nach einer initialen Szenariobeschreibung automatisch eine technische Systemauslegung mit dem Zielkriterium der Erreichung der geforderten Förderleistung, die auf den Eingangsdaten der Szenariobeschreibung und den Technologiespezifikationen basiert, vorgenommen. Das Ergebnis der Auslegung für verschiedene Technologien wird in Systemspezifikationen zusammengefasst. Im Anschluss erfolgt die Integration unternehmensspezifischer Gewichtungen um die ermittelten, möglichen Systemspezifikationen in eine individuelle Empfehlung zum Einsatz eines flurfreien Containertransportsystems zu überführen. Die technologiespezifische Analysesystematik wurde in einem Softwaretool umgesetzt und zur Evaluation für verschiedene Fallbeispiele angewendet.Dissertation411 606