Versuchszentrum für innovative Hafen- und Umschlagtechnologien
Die Logistik stellt in Deutschland und besonders in Nordrhein-Westfalen eine wichtige Industriebranche dar, in der viele Unternehmen tätig und viele Menschen beschäftigt sind. Im globalen Vergleich gilt die Logistik in Nordrhein-Westfalen als Maßstab in Sachen Leistungsfähigkeit und Effizienz. Die Infrastruktur ist dabei von zentraler Bedeutung. Um die hervorragende Ausgangsposition behalten und sogar ausbauen zu können, bedarf es kontinuierlicher Innovation und stetigen Fortschritts.
Das DST und der Lehrstuhl für Mechatronik der Universität Duisburg-Essen haben sich zusammengeschlossen, um mit dem Versuchszentrum für innovative Hafen- und Umschlagtechnologien die Forschung an der Logistikinfrastruktur der Zukunft vorantreiben zu können. Die neue Forschungsinfrastruktur soll sich im Wesentlichen auf die Forschungsbereiche der Hafenlogistik und der landseitigen Aktivitäten in der Binnenschifffahrt fokussieren.
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Das Versuchszentrum verfügt über eine Versuchshalle, in der die Topografie eines Hafens abgebildet wird. Zudem ist die zugehörige Kran- und Umschlaginfrastruktur für den Einsatz in Versuchsdurchführungen eingerichtet, sowie die dazu notwendigen Container- und Schiffsmodelle vorhanden. Zum Versuchszentrum wird außerdem ein Modelllager zur witterungsgeschützten Lagerung der Modelle sowie das Living Lab „Digital Port“, ein Experimentier- und Interaktionsraum für die hardware- und softwaretechnischen Entwicklungen im Rahmen von zukünftigen Digitalisierungsprojekten, zum Versuchszentrum zählen. Sowohl räumlich als auch thematisch ist das Versuchszentrum für innovative Hafen- und Umschlagtechnologien eine Nähe zum bereits bestehenden Versuchs- und Leitungszentrum für Autonome Binnenschiffe (VeLABi) aufweisen.
Miniatur-Umschlaggeräte
Die skalierte Containerbrücke bildet eine reale Krananlage in Funktion und Form im Maßstab von 1:16 nach, sodass Lasten bis zu 20 Kilogramm umgeschlagen werden können. Leistungsfähige Steuerungstechnik, Sensorik und Antriebstechnik ermöglichen die Entwicklung hochautomatisierter Umschlagvorgänge. Beispielhaft verfügt die Containerbrücke über Positions-/Wegmesssysteme an allen Achsen sowie eine 3D-Kamera und einen LiDAR-Scanner zur Überwachung des Arbeitsbereichs.
Der skalierte Reachstacker ist ein Umschlaggerät, welches sich frei in der Versuchsumgebung des HaFoLa bewegen kann. Funktional bildet das skalierte System das reale System sehr genau nach. Aufgrund der umfangreichen technischen Ausstattung divergiert allerdings das optische Erscheinungsbild vom realen System. Um zukünftig Versuchsreihen zum hochautomatisierten Containerumschlag durchführen zu können, verfügt der Reachstacker über eine 3D-Kamera, einen LiDAR-Scanner, IMUs und mehrere Ultraschallsensoren zur Umgebungserfassung und automatisierten Navigation. Das automatisierte Containerhandling wird mittels einer weiteren 3D-Kamera am Ausleger ermöglicht.
Mithilfe des skalierten Drehkrans können Versuchsreihen zum Umschlag von Containern, Schüttgut und Stückgut durchgeführt werden. Die kinematische Struktur ermöglicht dabei einen vielseitigen Einsatz: Einerseits kann die Last an einer Doppelseilführung bewegt werden. Andererseits lässt sich die Seilführung vollständig einziehen, sodass eine starre kinematische Armstruktur – vergleichbar mit einem Hydraulikkran – abgebildet wird. Der Drehkran verfügt über umfangreiche Steuerungstechnik, Sensorik und Antriebstechnik, sodass mit dem Drehkran am hochautomatisierten Umschlag geforscht werden kann.
Schiffsmodelle
Das HaFoLa verfügt über zwei Modellschiffe im Maßstab 1:16. Hierbei handelt es sich um ein Großmotorschiff Typ 1 (GMS) und ein Groß-Container-Motor-Schiff (JOWI-Klasse), da sie zu den gängigsten Containerbinnenschiffen gehören.
Darüber hinaus können auch Lösungen für den Umschlag anderer Gütertypen, etwa von Flüssiggut, anhand der beiden Modellschiffe untersucht werden.
Für andere Forschungsthemen kann außerdem auf diverse bereits im DST vorhandenen Schiffsmodelle zurückgegriffen werden.
Digitallabor
Das Digitallabor ist ein Experimentier- und Interaktionsraum, in dem die Hard- und Softwarevoraussetzungen für zukünftige Digitalisierungsprojekte, insbesondere die digitale Abbildung von Hafen- und Umschlagsprozessen, geschaffen werden.
Entsprechend ist es technisch umfangreich ausgestattet. Zahlreiche digitale Flipcharts, Tablets/Handhelds und VR-/AR-Brillen bieten ein immersives Erlebnis für Forschung, Präsentationen, Schulungen und andere Aktivitäten. Kamerasysteme und Konferenztechnik ermöglichen das Verfolgen von Versuchsreihen – sowohl im HaFoLa selbst als auch an jedem Ort weltweit.
Im zugehörigen Serverraum können zudem rechenintensive Simulationen durchgeführt und große Datenmengen gespeichert werden.
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