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This article discusses the scientifically and industrially important problem of automating the process of unloading goods from standard shipping containers. We outline some of the challenges barring further adoption of robotic solutions to this problem, ranging from handling a vast variety of shapes, sizes, weights, appearances, and packing arrangements of the goods, through hard demands on unloading speed and reliability, to ensuring that fragile goods are not damaged. We propose a modular and reconfigurable software framework in an attempt to efficiently address some of these challenges. We also outline the general framework design and the basic functionality of the core modules developed. We present two instantiations of the software system on two different fully integrated demonstrators: 1) coping with an industrial scenario, i.e., the automated unloading of coffee sacks with an already economically interesting performance; and 2) a scenario used to demonstrate the capabilities of our scientific and technological developments in the context of medium- to long-term prospects of automation in logistics. We performed evaluations that allowed us to summarize several important lessons learned and to identify future directions of research on autonomous robots for the handling of goods in logistics applications.

Im Projekt GalvanoFlex_BW sind verschiedene Möglichkeiten zur Verbesserung der Energieeffizienz von energieintensiven Industrieunternehmen aufgezeigt und untersucht worden. Die Einführung der KWK im stromoptimierten Betrieb stellte dabei einen besonders betrachteten Aspekt dar. Neben der technischen Untersuchung ist zudem eine sozialwissenschaftliche Betrachtung vorgenommen worden, um die Einführung und Umsetzung entsprechender Maßnahmen auch unter diesem Aspekt zu betrachten. Ein zusätzlicher wichtiger Schwerpunkt des Projektes war die Übertragung des erarbeiteten Wissens an weitere Unternehmen, Institutionen etc., die nicht direkt am Projekt beteiligt waren. Durch die Zusammenarbeit von vier Forschungs- und drei Industriepartnern sind die Arbeiten praxisorientiert auf Basis realer Messdaten sowie im Zuge von Befragungen der handelnden Personen bei den Projektpartnern im Sinne eines Reallabors durchgeführt worden. Die Notwendigkeit zur Einsparung von Energie und damit zur Umsetzung von Effizienzmaßnahmen ist ein wichtiger Schritt, um die von der EU geplante Reduktion von Treibhausgasen zu erreichen. Darüber hinaus ist zu erwarten, dass die Energiekosten auch zukünftig weiter ansteigen. Dadurch werden Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz zu einem wichtigen Element, eine wettbewerbsfähige Produktion zu gewährleisten. Im Rahmen des Projektes sind deshalb verschiedene Energieeffizienzmaßnahmen speziell für die Galvanotechnik recherchiert, analysiert und in einen Maßnahmenkatalog überführt worden. Des Weiteren wurde eine Bewertungsmethode entwickelt, die die Unternehmen der Galvanotechnik bei der Identifikation von sinnvollen Energieeffizienzmaßnahmen unterstützen soll. Bei den Untersuchungen zur Umsetzung von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen konnte am Beispiel von zwei Unternehmen mit stark unterschiedlichen Strom- und Wärmebedarfswerten gezeigt werden, dass der Einsatz entsprechender Anlagen wirtschaftlich lohnenswert ist. Im günstigsten Fall ergeben sich Amortisationszeiten von etwa zwei Jahren. Es hat sich weiterhin gezeigt, dass die Auslegung des Block-heizkraftwerkes stark von den Strom- und Wärmebedarfswerten abhängt und dass der Pufferspeicher keinesfalls zu klein ausgelegt werden sollte. Eine intelligente stromoptimierte Steuerung mit Lastspitzenmanagement kann die Wirtschaftlichkeit jedoch häufig nur noch wenig gegenüber dem wärmegeführten Betrieb verbessern. Ursache dafür ist, dass das derzeitige Förder- und Vergütungssystem für Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen nahezu keine Anreize für einen am Strombedarf und damit an der Deckung von Residuallast orientierten Betrieb bietet. Einzig bei Unternehmen mit ausgeprägten Spitzen im Strombezug, kann der gezielte Einsatz eines Blockheizkraftwerkes zu einer signifikanten Senkung des Leistungspreises führen. Darüber hinaus ist die Einführung einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage generell als komplexe Energieeffizienzmaßnahme anzusehen, die deshalb neben den wirtschaftlichen Aspekten erhöhte Anforderungen an die Unternehmen und das professionelle Umfeld stellt, die im Rahmen der sozialwissenschaftlichen Begleitforschung untersucht worden sind. Dabei konnten Treiber aber auch Hemmnisse zur Umsetzung der Technologie sowohl innerhalb der Unternehmen als auch außerhalb identifiziert werden. Die internen Hemmnisse sind dabei auf unterschiedliche Ursachen zurückzuführen, wie die hohe Komplexität der KWK-Technologie, die schwierige Bewertung des Gesamtnutzens im Unternehmen, die mangelnde personelle Ausstattung und fehlende Unternehmerentscheidungen. Abhilfe schaffen, und damit als Treiber wirken, können hier ein verbessertes Beratungsangebot insbesondere seitens neutraler Stellen sowie der Anlagenbetrieb im Contracting. Die Übertragung der im Projekt erarbeiteten Ergebnisse ist bereits während der Projektlaufzeit über die Branchenplattform im Zuge verschiedener Workshops, die speziell auf Unternehmen und Institutionen außerhalb des Projektkonsortiums ausgerichtet waren, erfolgt. Zur Verstärkung der Verbreitung des erarbeiteten Wissens ist zum Projektende eine Serie aus vier Fachartikeln in einem namhaften Branchenmagazin erschienen, und es ist eine Internetseite zum Projekt erstellt worden (www.galvanoflex_bw.de). Letztere hat dabei nicht nur die Aufgabe der Wissensverbreitung, sondern sie soll auch über das Projektende hinaus als Kontaktplattform dienen, um die Umsetzung von Effizienzmaßnahmen mit dem im Projekt generierten Wissen zu unterstützen.

Am Beispiel von zwei Unternehmen mit stark unterschiedlichen Strom- und Wärmebedarfswerten zeigt sich, dass aufgrund einer Amortisationszeit im günstigsten Fall von etwa 2 Jahren der Einsatz von Blockheizkraftwerken in jedem Fall wirtschaftlich lohnenswert ist. Dabei wird deutlich, dass die Auslegung des Blockheizkraftwerkes stark von den Strom- und Wärmebedarfswerten abhängt und dass der Pufferspeicher keinesfalls zu klein ausgelegt werden sollte. Das gute wirtschaftliche Ergebnis gilt bereits für den standardmäßig eingesetzten wärmegeführten Betrieb des Blockheizkraftwerkes, wobei eine intelligente stromoptimierte Steuerung mit Lastspitzenmanagement die Wirtschaftlichkeit weiter verbessert. Grundsätzlich ist darauf zu achten, dass Blockheizkraftwerke auf einen längerfristigen Betrieb ausgelegt sind. Bei jährlichen Betriebszeiten von 4.000 Stunden bis 8.000 Stunden ergibt sich ein Betrieb des Blockheizkraftwerkes über 6 bis 12 Jahre.

Der Zusammenschluss von Unternehmen in Lieferantennetzwerken auf Basis digitaler Plattformen bietet eine Möglichkeit, der Forderung nach Flexibilität in der Industrie 4.0 nachzukommen. Anhand der Charakterisierung eines realen Lieferantennetzwerkes werden use cases für die Lieferantenanbindung hergeleitet. Diese dienen als Diskussionsgrundlage von Potenzialen und Herausforderungen der Anbindung, wobei sich die Frage nach der optimalen Integrationstiefe stellt. Hierzu wurde ein anwenderorientiertes Entscheidungsmodell abgeleitet.