Mobilität, Verkehr, Logistik
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Path planning of energy-efficient automated guided vehicles material transportation in manufacturing
(2026)
Automated guided vehicles systems (AGVS) are of increasing importance regarding material transportation in manufacturing since companies can benefit from the application of these systems. However, AGVS cause high energy consumption for material transportation. This consumption can vary within material transportation paths due to movements such as turns, which may lead to deceleration and acceleration of the vehicle. Hence, planning energy-efficient paths for AGVS-conducted material transportation processes is of great importance, but it leads to a high planning effort within the companies. This paper describes the development of a novel method that facilitates manufacturing companies to plan energy-efficient paths for AGVS-conducted material transportation processes with low effort. First, relevant requirements for the method are defined. Then, an existing pathfinding algorithm is selected based on the predefined requirements. Afterwards, a general framework for determining optimal paths of AGVS in manufacturing facilities regarding energy consumption is developed prior to the description of a holistic procedure for planning energy-efficient paths in manufacturing. Finally, the method is validated for a sample manufacturing environment.
Die Entwicklung komplexer, vernetzter mechatronischer Systeme erfordert von angehenden Ingenieur:innen nicht nur Fachwissen, sondern auch fundierte Methodenkompetenzen im Systems Engineering. Dieser Beitrag präsentiert das praxisorientierte Lehrkonzept des Projekts DriveOhm der Technischen Hochschule Nürnberg, das Studierenden SE-Methoden durch anwendungsnahe Erfahrungen vermittelt. Als experimentelle Plattform für problembasiertes Lernen dienen speziell ausgestattete Modellfahrzeuge. In Teamarbeit entwickeln Studierende damit eigenständig mechatronische Fahrzeugsysteme, wie z.B. Fahrerassistenzsysteme, und wenden dabei zentrale SE-Methoden aus den Bereichen Requirements Engineering, Systemarchitekturentwicklung sowie Verifikation & Validierung an. Die Evaluation zeigt, dass die Modellfahrzeuge ein effektives Mittel sind, um theoretisches Wissen mit praktischer Anwendung zu verknüpfen und SE-Kompetenzen nachhaltig zu fördern. Der Beitrag diskutiert Erfolgsfaktoren und Herausforderungen bei der Umsetzung dieses didaktischen Ansatzes in der ingenieurwissenschaftlichen Lehre und zeigt auf, wie der spielerische Zugang über die Modellfahrzeugen nicht nur die Motivation steigert, sondern auch zur besseren Vorbereitung auf die berufliche Praxis beiträgt.
Systems Engineering in der ingenieurwissenschaftlichen Lehre: Herausforderungen und Good Practices
(2025)
Interdisziplinäre Zusammenarbeit und ganzheitliches Denken sind essenziell, um drängende gesellschaftliche Herausforderungen wie den Klimawandel durch technische Innovationen zu bewältigen. Systems Engineering hat sich in der Industrie als bewährte Methodik zur Entwicklung komplexer mechatronischer Systeme etabliert und bietet auch für die ingenieurwissenschaftliche Lehre großes Potenzial. Am Beispiel des studentischen Projekts DriveOhm der TH Nürnberg wird gezeigt, wie Systems Engineering erfolgreich in die Lehre integriert werden kann. Studierende entwickeln mithilfe eines speziell ausgestatteten Modellfahrzeugs eigenständig Fahrerassistenzsysteme und wenden Methoden wie Requirements Engineering, Systemarchitekturentwicklung und Verifikation & Validierung an. Der vorliegende Beitrag präsentiert die erstmalige Umsetzung des Lehrkonzeptes, identifiziert Good Practices und diskutiert Herausforderungen dieses Ansatzes.
Nachhaltige Mobilitätskonzepte tragen maßgeblich zur Klimaresilienz von Städten und Regionen bei. Um eine systematische Auswahl und Bewertung von Mobilitätsmaßnahmen vorzunehmen, wurde ein standardisiertes Verfahren zur gezielten Bündelung synergetischer Maßnahmen entwickelt. Durch die Flexibilität des Verfahrens kann schnell auf veränderte Rahmenbedingungen reagiert werden, wodurch die Erstellung resilienter Mobilitätskonzepte vereinfacht wird. Dadurch können Städte und Regionen widerstandsfähiger gegenüber exogenen Veränderungen werden.
The book purpose is to build a foundational knowledge base by applying antifragile system design, analysis, and development in technical systems, with a focus on traffic engineering, robotics, and control engineering. The authors are interested in formalizing principles and an apparatus that turns the basic concept of antifragility into a tool for designing and building closed-loop technical systems that behave beyond robust in the face of uncertainty.
As coined in the book of Nassim Taleb, antifragility is a property of a system to gain from uncertainty, randomness, and volatility, opposite to what fragility would incur. An antifragile system’s response to external perturbations is beyond robust, such that small stressors can strengthen the future response of the system by adding a strong anticipation component. The work of the Applied Antifragility Group in traffic control and robotics, led by the authors, provides a good overview on the current research status.
Zu Fuß in der Menge
(2024)
Um die Akzeptanz des Zufußgehens bei den Menschen zu erhöhen, sind neben den rein funktional-objektiven Einflussfaktoren, die von der Stadtplanung beeinflussbar sind, ebenso die vom Individuum empfundenen sensitiv-emotionalen Einflüsse zu berücksichtigen, die hier mit dem Begriff des Wohlbefindens umschrieben werden. Unter der Annahme, dass das persönliche Wohlbefinden in unterschiedlichen Umgebungssituationen eine wichtige Rolle für die subjektive Entscheidungsfindung für das Zufußgehen spielt, wurden leitfadengestützte Interviews in realen als auch virtuellen Umgebungen durchgeführt, um die Wahrnehmung und das Wohlbefinden der Befragten zu erfassen. Die Ergebnisse zeigen, dass bei einer Unterschreitung eines spezifischen Flächenangebots von 6 m2/Person bereits Anzeichen von
Agoraphobie festzustellen sind, dass aber auch die Interpretation von Umgebungsreizen das Wohlbefinden beeinflussen kann. Dabei fühlten sich Frauen unter gleichen Umgebungsbedingungen im Durchschnitt unwohler als Männer, was weiteren Forschungsbedarf aufwirft. Es konnte zudem nachgewiesen werden, dass die deutschen Regelwerke zur Bemessung von Straßen den Aspekt des Wohlbefindens als Qualitätsmerkmal im Fußverkehr nicht ausreichend spiegeln. Einschränkungen zur Validität der Studienergebnisse liegen im Rahmen der Durchführung der Interviews in virtuellen und realen Umgebungen sowie in der Stichprobenzusammensetzung vor.