wbk

Edgar Mühlbeier, M.Sc.

  • 76131 Karlsruhe
    Kaiserstraße 12

Edgar Mühlbeier, M.Sc.

Forschungs- und Arbeitsgebiete:

  • Themenbereich Industrie 4.0
  • Robotik

 

Projekte:

 

Lebenslauf:

seit 07/2019 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Produktionstechnik (wbk) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT)
04/2016 - 04/2019 Studium des Maschinenbaus am Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
10/2012 - 02/2016 Studium des Maschinenbaus an der Hochschule Esslingen

 

Veröffentlichungen

[ 1 ] Mühlbeier, E.; Gönnheimer, P.; Hausmann, L. & Fleischer, J. (2020), „Value Stream Kinematics“. Production at the leading edge of technology, Hrsg. Behrens, B.; Brosius, A.; Hintze, W.; Ihlenfeldt, S. & Wulfsberg, J. P., Springer, Berlin, Heidelberg, S. 409-418. 10.1007/978-3-662-62138-7_41
Abstract
The trend towards individualized products and the increasing demand for a greater variety of variants create new challenges for existing production environments and require a re-thinking of production. Established manufacturing systems that provide the desired flexibility are associated with significant productivity restrictions and are therefore unable to compete economically with production from rigid production lines. They are therefore often limited to serving niche markets. Consequently, an approach is needed that combines high productivity with high flexibility. For this purpose, this paper presents a new approach to manufacturing with an equally high productivity and flexibility, so-called value stream kinematics. The basic idea of value stream kinematics is to combine the advantages of specialized machines with the versatility of industrial robots. The vision behind this is to be able to realize entire value streams with uniform robot-like kinematics and no need for special machines.

[ 2 ] Mühlbeier, E.; Oexle, F.; Gönnheimer, P. & Fleischer, J. (2021), „Wertstromkinematik – Produktionssysteme neu gedacht“, Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb (ZWF), Band 116, Nr. 11, S. 847-851. 10.1515/zwf-2021-0179
Abstract
Industrie 4.0 ist als Trend des letzten Jahrzehnts inzwischen weltweit bekannt und steht wie kein anderer Begriff für die Innovationsfähigkeit und Kreativität von Forschung und Industrie. Dabei stellt Industrie 4.0 bisher jedoch eine im Wesentlichen digitale Innovation dar. Seitens der Hardware müssen für eine volle Ausschöpfung des Potentials die Produktionsmaschinen und -systeme der Zukunft grundlegend neu gedacht werden. Das Forschungsvorhaben Wertstromkinematik setzt an dieser Stelle an. Das neuartige Produktionskonzept sieht die Gestaltung ganzer Produktionen anhand der Verkettung mehrerer Maschinen einer baugleichen, roboterähnlichen Kinematik vor. Das hierdurch geschaffene Produktionssystem besitzt eine Wandlungsfähigkeit, die die volle Ausschöpfung des Potenzials durch Industrie 4.0 ermöglicht und zur Erhaltung und Anpassung globaler Wertschöpfungsketten beiträgt.

[ 3 ] Kimmig, A.; Schöck, M.; Mühlbeier, E.; Oexle, F. & Fleischer, J. (2021), „Wertstromkinematik – Produktionssysteme neu gedacht“, Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb (ZWF), Band 116, Nr. 12, S. 935-939. 10.1515/zwf-2021-0207
Abstract
Industrie 4.0 gilt als einer der Trends des letzten Jahrzehnts, stellt bisher jedoch im Wesentlichen eine digitale Innovation dar. Für eine volle Ausschöpfung des Potenzials müssen auch hardwareseitig die Produktionsmaschinen und -systeme der Zukunft grundlegend neu gedacht werden. Das Forschungsvorhaben Wertstromkinematik (kurz: WSK) setzt an dieser Stelle an. Dieses neuartige Produktionskonzept sieht die Gestaltung ganzer Produktionen anhand der Verkettung mehrerer Maschinen einer baugleichen, roboterähnlichen Kinematik vor. Die daraus resultierende Wandlungsfähigkeit ermöglicht eine volle Ausschöpfung des Potenzials von Industrie 4.0. Nachdem im ersten Teil dieses Beitrags der Schwerpunkt auf der Planung und Steuerung der roboterähnlichen Kinematiken lag, steht in dem hier vorliegenden zweiten Teil die Planung ganzer Produktionsanlagen im Fokus.

[ 4 ] Albers, A.; Fleischer, J.; Gönnheimer, P.; Mühlbeier, E.; Schlagenhauf, T.; Wäschle, M.; Anderl, R.; Giese, T.; Wang, Y.; Aurich, J.; Glatt, M.; Litsche, S. & Steglich, S. (2021), „ 5G in der Industrie. Wege in die Technologieführerschaft in Produktentwicklung und Produktion“. Acatech, München, Hrsg. Fleischer, J.; Albers, A.; Anderl, R. & Aurich, J., ISBN/ISSN: 2702-7627. 10.48669/aca_2021-2.
Abstract


[ 5 ] Mühlbeier, E.; Oexle, F.; Gerlitz, E.; Matkovic, N.; Gönnheimer, P. & Fleischer, J. (2022), „Conceptual control architecture for future highly flexible production systems“. Procedia CIRP Volume 106, Elsevier, S. 39-44. 10.1016/j.procir.2022.02.152
Abstract
The trend towards more customized products with shorter product life cycles requires rethinking of current production systems. Due to the increasing demands for flexibility and adaptability, agile state of the art production systems come close to their limits. To improve adaptability to volatile markets, the fundamental concepts of production systems must be reviewed. With the novel production system Wertstromkinematik, the limits of flexibility and agility will be pushed further. By using several units of an identical universal robot kinematic with suitable end effectors, complete versatile value streams can be mapped. In this paper a conceptual control architecture for this novel production concept is presented and discussed in four different test environments. These examined environments comprise the core functions of the new production concept coupling of robot kinematics and machine self-optimization as well as two use cases involving the use of digital CAD-CAM-chains will be discussed in detail. Based on these topics possible restrictions and solutions regarding the overall communication architecture will be presented and discussed.

[ 6 ] Schade, F.; Karle, C.; Mühlbeier, E.; Gönnheimer, P.; Fleischer, J. & Becker, J. (2022), „Dynamic Partial Reconfiguration for Adaptive Sensor Integration in Highly Flexible Manufacturing Systems“. Procedia CIRP Volume 107, Elsevier, S. 1311-1316. 10.1016/j.procir.2022.05.150
Abstract
As new production system concepts emerge to face an increasing demand for individualized production, sensor integration for Industry 4.0 functions is becoming a major challenge. Flexibility- and scalability-focused concepts rely on reconfigurable machines that automatically replace smart end effectors between production steps. To ensure adaptability to future demands, these smart components, comprising the main tool and sensors, are connected to the static part of the machine via a unified electro-mechanical interface. In robot-based concepts, these components are furthermore space- and weight-constrained and should be cost-optimized. With respect to sensor integration, this leads to the challenge of interfacing sensors using different communication protocols and electrical signal properties through a fixed, minimal set of signal lines. In this paper, an architecture for an adaptive sensor integration unit is presented, targeting highly flexible production systems. Leveraging dynamic partial FPGA reconfiguration to exchange communication logic and an extensible hardware module located in the static part of the machine, it efficiently supports alternating communication protocols over static signal lines. It thereby reduces the number of signal lines as well as the need for protocol conversion units in the exchangeable components. A prototype implementation using industrial bus protocols shows its suitability and is evaluated concerning relevant timing characteristics and resource usage.