MoProLog

Modulare Produktionslogistik

Das Vorhaben MoProLog untersucht und standardisiert energieeffiziente Logistikmodule für die logistische Ver- und Entsorgung einer modularen Produktion in der Prozessindustrie. Dabei wird ein modularer Lagenpalettierer mit intelligentem Energiemanagement konzeptioniert und in einem Anwendungsfall erprobt. Zur Gestaltung eines transparenten Informationsflusses entwickelt das Fraunhofer IML einen digitalen Zwilling, der das System zur Autonomie befähigt und eine dezentrale Entscheidungsfindung zur Anlagenoptimierung ermöglicht.

Viele Zweige der Prozessindustrie wie die Feinchemie- und Pharmaindustrie sehen sich derzeit einer wachsenden Unsicherheit und Dynamik von Marktverläufen, zunehmenden Anforderungen zur Produktdifferenzierung und kürzeren Produktlebenszyklen ausgesetzt. Herausforderungen ergeben sich aus langen Planungs- und Realisierungszeiten, starren Produktionslinien sowie unflexiblen Produktionslayouts. Vor diesem Hintergrund wächst die Bedeutung eines modularen und wandelbaren Gesamtkonzeptes. Modulare Konzepte für Produktion und Logistik stellen einen Paradigmenwechsel in der Prozessindustrie dar. Im Bereich der Produktion konnten bereits erste modulare Ansätze entwickelt werden. Die Logistik soll der Modularisierung der Produktion folgen. Jedoch existieren noch keine standardisierten und modularen Konzepte, welche die erforderlichen Flexibilitätsanforderungen volatiler Märkte erfüllen. Durch den Einsatz dieser Konzepte werden die herkömmlichen, starren Planungsansätze aufgehoben und eine flexible sowie anpassbare Umgebung geschaffen. Modulare Logistikkonzepte sind besonders innovativ, da eine kurzfristige Reaktion auf veränderte Marktbedingungen ermöglicht wird und durch Up- und Down-Scaling die benötigten Kapazitäten bedarfsgerecht und effizient bereitgestellt werden können.

Um das Ziel einer modularen und standardisierten Produktionslogistik zu erreichen, wurde das Projekt MoProLog (»Modulare Produktionslogistik«) initiiert. Gemeinsam mit den Konsortialpartnern BASF SE, BEUMER Maschinenfabrik GmbH & Co. KG, Alfred Talke GmbH & Co. KG, Fachhochschule Südwestfalen und der Helmut-Schmidt-Universität Hamburg werden im Rahmen von MoProLog energieeffiziente, modulare Anlagenkonzepte für Logistikanlagen mitsamt ihren produktionslogistischen und informationstechnischen Schnittstellen konzeptioniert. Zum Zwecke Demonstration der Projektergebnisse wird beispielhaft ein modularer Lagenpalettierer entwickelt. Das Vorhaben MoProLog ist ein Teil des ENPRO Projektverbundes und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen der Förderinitiative »Energieeffizienz in der Industrie« durchgeführt und gefördert. 

 

Weitere Informationen zur ENPRO-Initiative finden Sie hier.

 

 

Projektlaufzeit

01.11.2019 – 31.10.2022

Unter der Modularisierung eines technischen Systems wird der Prozess der räumlichen und funktionalen Aufteilung eines Gesamtsystems in einzelne Teile (Module) verstanden, die definierte Funktionen bzw. Dienste bereitstellen. Nach dem Baukastenprinzip können einzelne Module zu einem Gesamtsystem kombiniert werden. Die Dienste einzelner Module werden dementsprechend zu einem Gesamtprozess orchestriert. Damit eine (Re-)Konfiguration nach dem Plug-&-Operate-Prinzip erfolgen kann, bedarf es standardisierter Schnittstellen physikalischer und automatisierungstechnischer Art. Im Rahmen von MoProLog werden daher elektrische, mechanische und automatisierungstechnische Schnittstellen spezifiziert mit dem Ziel, einen offenen Standard zu etablieren.  

Als eine wesentliche Innovation modularer logistischer Anlagen wird eine dienstbasierte Architektur eines Moduls angestrebt. Damit soll »das Abrufen und Überwachen von logistischen Operationen innerhalb einer modularen logistischen Anlage durch parametrierbare Dienste erfolgen, die einem einheitlichen, standardisierten und offenen Zustandsmodell folgen. Im Gegensatz zu konventionellen Anlagen ist somit eine direkte Einflussnahme auf einzelne Aktoren während der Betriebsphase des Moduls nicht vorgesehen. Stattdessen sollen die logistischen Operationen der Module über das Ansteuern von Diensten bzw. durch Zustandsänderungen im Zustandsmodell beeinflusst (bspw. gestartet, beendet, angehalten, abgebrochen oder parametriert) werden.« (Quelle: NAMUR-Empfehlung 171: Anwendung des modularen Anlagenkonzeptes in der produktionsnahen Logistik)

Damit einher geht auch die Spezifikation der Kommunikations- und Steuerungsarchitektur in der Betriebsphase eines modularen logistischen Systems. Damit Module sowohl über ein zentrales Automatisierungssystem (vertikale Kommunikation) als auch dezentral mit anderen am Prozess beteiligten Modulen (horizontale Kommunikation) kommunizieren können, müssen diese informationstechnisch verknüpft werden und eine entsprechende Steuerungslogik implementiert werden. In diesem Zuge wird der Ansatz des Modul Type Package (MTP) – eine herstellerneutrale Beschreibung für verfahrenstechnische Module – herangezogen und auf den Anwendungsfall der produktionsnahen Logistik weiterentwickelt.

Abgerundet werden die Arbeiten im Rahmen von MoProLog durch die Entwicklung eines Digitalen Zwillings seitens des Fraunhofer IML. Dieser stellt eine systematische Abbildung aller Prozesse, Aufträge, Leistungsobjekte, Ressourcen und Produktionsereignisse des Wertschöpfungssystems in einem Prozessmodell dar und ist somit die zentrale Informationsbasis für die Module des Gesamtsystems. Module verfügen zwar über einen gewissen Grad der Autonomie, benötigen jedoch die richtigen Informationen zur richtigen Zeit, um »Entscheidungen« (wie die Abschaltung nicht benötigter Komponenten zwecks Energieeinsparungen) zu treffen. Der digitale Zwilling wird mit dem Demonstrator des modulares Lagenpalettierers verknüpft, um dieses Modul einerseits mit den relevanten Produktions- und Auftragsinformationen zu versorgen und andererseits Daten (z.B. Sensor- und Energiedaten, ausgetauschte Informationen, getroffenen Entscheidungen) über die implementierten Schnittstellen zu sammeln. Weiterhin wird mit diesem Vorhaben die Grundlage für Verfahren des maschinellen Lernens gelegt, wodurch diese Daten in künftigen Forschungsprojekten ausgewertet sowie Muster und Gesetzmäßigkeiten auf der Basis von Vergangenheitsdaten identifiziert werden können. Damit können zukünftig basierend auf dem zu entwickelnden digitalen Zwilling für modulare Produktions- und Logistiksysteme Vorhersagen und Vorschläge für die Zukunft, wie z.B. Wartungsvorschläge, getroffen werden. (Quelle: NAMUR-Empfehlung 171: Anwendung des modularen Anlagenkonzeptes in der produktionsnahen Logistik / MoProLog-Antrag)

Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik

Konsortialführung

Das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML, Dortmund, ist weltweit eine der größten Forschungseinrichtungen im Bereich der Logistik. Im Rahmen der Forschungsarbeiten zu den Themen »Internet der Dinge« und »Industrie 4.0« werden anwendungsnahe und kundenspezifische Lösungen im Bereich Materialflusstechnik, Warehouse Management, Geschäftsprozessmodellierung, simulationsgestützte Unternehmens- und Systemplanung sowie Unternehmens- und Produktionslogistik konzipiert und realisiert. Im Kontext der unternehmensübergreifenden Kollaboration ist das Fraunhofer IML u.a. in der Analyse von Anforderungen an modulare Konzepte der Produktionslogistik tätig. Seine Expertise in der Planung und Realisierung von Logistischen Assistenzsystemen und Simulationen zur Entscheidungsunterstützung bringt das Fraunhofer IML im Zuge der Entwicklung eines digitalen Zwillings ein. Darüber hinaus beteiligt sich das Fraunhofer IML an Publikationen, Konferenzen und Messen im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit für die Logistik-Community.

BASF SE

Chemie für eine nachhaltige Zukunft, dafür steht BASF. Wir verbinden wirtschaftlichen Erfolg mit dem Schutz der Umwelt und gesellschaftlicher Verantwortung. Mehr als 110.000 Mitarbeitende in der BASF-Gruppe tragen zum Erfolg unserer Kunden aus nahezu allen Branchen und in fast allen Ländern der Welt bei. Unser Portfolio haben wir in sechs Segmenten zusammengefasst: Chemicals, Materials, Industrial Solutions, Surface Technologies, Nutrition & Care und Agricultural Solutions. BASF erzielte 2020 weltweit einen Umsatz von 59 Milliarden Euro. BASF-Aktien werden an der Börse in Frankfurt (BAS) sowie als American Depositary Receipts (BASFY) in den USA gehandelt.

BEUMER Maschinenfabrik GmbH & Co. KG

Die BEUMER Maschinenfabrik GmbH & Co. KG wurde 1935 gegründet und ist heute Teil der BEUMER Group, die sich in Familienbesitz befindet. Die BEUMER Group ist ein international führender Hersteller der Intralogistik in den Bereichen Förder- und Verladetechnik, Palettier- und Verpackungstechnik sowie Sortier- und Verteilanlagen. Sie beschäftigt weltweit ca. 4.000 Mitarbeiter und erreicht einen Umsatz von ca. 950 Mio. Euro. Insgesamt ist die BEUMER Group mit 70 Tochtergesellschaften und Vertretungen weltweit in unterschiedlichen Branchen tätig. Zu diesen gehören Gepäckabfertigungssysteme, Getränke & Lebensmittel, Baustoffindustrie, chemische Industrie, Post & Parcel sowie Warehouse & Logistik. Als Anlagenhersteller bringt BEUMER sein technisches Know-How in die Spezifikation produktionslogistischer sowie informationstechnischer Schnittstellen und in die Entwicklung modularer Anlagen der produktionsnahen Logistik ein.

Alfred Talke GmbH & Co. KG

Die Alfred Talke GmbH & Co. KG steht seit 1947 für Logistiklösungen in der chemischen und petrochemischen Industrie. Das Leistungsspektrum von ALFRED TALKE reicht von standardisierten Best-Practice-Services bis hin zu individuellen Transport-, Logistik- und Beratungsdienstleistungen sowie der Konzeption und dem Bau von Logistikanlagen. Hierbei liegt der Fokus auf der Entwicklung von Lösungen für die ver- und entsorgende Logistik der chemischen und petrochemischen Industrie. In Europa, dem Nahen Osten, Indien, China und den USA werden insgesamt 4.300 Mitarbeiter durch das familiengeführte Unternehmen beschäftigt. Als Logistiker an diversen Produktionsstandorten ist ALFRED TALKE mit den sich ändernden Marktbedingungen und den Volumenschwankungen bestens vertraut und bringt seine operativen Erfahrungen für die optimale Entwicklung einer modularen Anlage ein. ALFRED TALKE ist als Logistikdienstleister aktives Mitglied in diversen regionalen und europäischen Verbänden der Logistik, unter anderem im VVWL NRW e.V, dem DSLV e.V, dem DVTI e.V sowie der ECTA.

Fachhochschule Südwestfalen

Die Fachhochschule Sudwestfalen mit Standorten in Hagen, Iserlohn, Meschede, Soest und Lüdenscheid beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit den Ingenieurs-, Informations-, Betriebs- und Agrarwissenschaften. Das Fachgebiet Logistik und Supply Chain Management unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Stefan Lier beschäftigt sich thematisch mit Themen der Digitalisierung und Nachhaltigkeit. Vor diesem Hintergrund stellen insbesondere die Optimierung von Logistikprozessen in Unternehmen, schlanke Produktion und Logistik sowie modulare, wandlungsfähige Produktion und Logistik wesentliche Forschungsschwerpunkte dar. Die Fachhochschule Südwestfalen beteiligt sich aktiv in der Interessengemeinschaft Automatisierungstechnik der Prozessindustrie (NAMUR) im Arbeitskreis 4.19 „Produktionsnahe Logistik“ und im temporären ProcessNet-Arbeitskreis „Modulare Anlagen“. Darüber hinaus beteiligt sich die Fachhochschule Südwestfalen an Publikationen und dem Wissenstransfer in die Praxis.

Helmut-Schmidt-Universität Hamburg

Die in Jahr 1972 gegründete Helmut-Schmidt-Universität Hamburg bietet militärischen und zivilen Studierenden Studienplätze in den Bereichen Geistes-, Ingenieur-, Rechts-, Sozial- und Wirtschaftswissenschaften. Die Professur für Automatisierungstechnik unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Alexander Fay forscht auf dem Gebiet der Methoden zur Digitalisierung von Entwicklungs- und Produktionsprozessen, insbesondere mit Fokus auf die digitale Durchgängigkeit, sowie an Methoden für die Automatisierung von Produktions- und Logistikprozessen. Des Weiteren verfügt die Helmut-Schmidt-Universität Hamburg über langjährige Erfahrungen im effizienten Engineering komplexer Automatisierungssysteme. Die Helmut-Schmidt-Universität Hamburg beteiligt sich aktiv in der Interessengemeinschaft Automatisierungstechnik der Prozessindustrie (NAMUR) im Arbeitskreis 4.19 „Produktionsnahe Logistik“ sowie im VDI/VDE-GMA FA 5.16 und dem VDE DKE/AK 941.0.5, die sich mit der nationalen und internationalen Standardisierung des MTP-Konzeptes befassen. Darüber hinaus beteiligt sich die Helmut-Schmidt-Universität Hamburg an Publikationen und dem Wissenstransfer in die Praxis.

Ihr Ansprechpartner

Arnd Ciprina

Contact Press / Media

Arnd Ciprina

Head of the Digitization Team

Fraunhofer Institute for Material Flow and Logistics
Joseph-von-Fraunhofer-Str. 2-4
44227 Dortmund

Telefon +49 231 9743-243

Felix Borgmann

Contact Press / Media

M.Sc. Felix Borgmann

Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML
Joseph-von-Fraunhofer-Str. 2-4
44227 Dortmund

Telefon +49 231 9743-458