Herstellerunabhängiges Leitsystem koordiniert fahrerlose Transportfahrzeuge

Taxizentrale für FTS

Bei der Flexibilisierung der Produktionsprozesse zur Umsetzung adaptiver Produktionsstrategien spielen fahrerlose Transportsysteme eine wichtige Rolle. Deren Steuerung erfolgt meist über die proprietären Systeme der jeweiligen Hersteller oder durch individuelle Lösungen. Einen dritten Weg beschreibt jetzt ein neues, unabhängiges FTS-Leitsystem. Es lässt sich einfach in Automatisierungslösungen integrieren, aber auch völlig unabhängig davon nutzen.
 Die Visualisierung zeigt permanent eine vollständige Echtzeit-Darstellung von Ort, Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit sowie die Batterie-Ladestände der einzelnen Fahrzeuge.
Die Visualisierung zeigt permanent eine vollständige Echtzeit-Darstellung von Ort, Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit sowie die Batterie-Ladestände der einzelnen Fahrzeuge.Bild: Sigmatek GmbH & Co KG

Für die Erstellung der Routenplanungs-Applikation steht Planern in TCS eine grafische Oberfläche zur Verfügung. Wichtige Funktionen dieser GUI, wie beispielsweise der Landkarteneditor, sind web-basierend und können so auch mit mobilen Endgeräten für einen schnellen Zugriff unterwegs genutzt werden. In diesem grafischen Editor lassen sich auch die einzelnen Fahrzeugtypen und Transportbehälter anlegen und beliebig instanziieren. Das kann auf Basis importierter Unterlagen ihrer Hersteller passieren, aber auch in Form generischer Definitionen. Dabei wird auch das Verhalten der einzelnen Fahrzeuge an den einzelnen Stationen spezifiziert.

Dynamisch reagieren

„Das wichtigste Unterscheidungsmerkmal zwischen guten und weniger guten FTS-Leitsystemen ist ihre Fähigkeit zur effizienten und dynamischen Verkehrsplanung“, unterstreicht Sigmatek-Applikationsingenieur Gerhard Veldman, der federführend an der Entwicklung von TCS mitwirkte. „Es geht um eine effiziente Auftragsabarbeitung mit geringster Streckenbelegung.“ Dabei müssen Vorfahrtsregeln (z.B. begehbare Routenstücke oder aufnehmbare Ladungen) und die Ladezustände der Fahrzeug-Akkus beachtet werden. Dynamisch reagieren zu können, ist ein wichtiger Teil der Routenplanung. Wenn z.B. ein Hindernis gemeldet wird, oder die Landkarte angepasst wird, reagiert das TCS sofort und sucht die bestmögliche Route für alle Fahrzeuge unter Berücksichtigung der neuen Bedingungen.

Das Sigmatek-System bietet die Möglichkeit, Hindernissen auszuweichen. Dazu kann das System Hindernisse umfahren oder auf Alternativrouten ausweichen. Wenn ein Fahrzeug die Route verlassen soll, berücksichtigt das System sogar die Breite der Ladung. Aufgrund verschiedener Sicherheitsaspekte müssen Bereiche, über welche die Fahrzeuge ausweichen dürfen, explizit definiert werden. Das erfolgt anwenderfreundlich mit dem grafischen Landkarten-Editor.

 Das System bietet die Möglichkeit, z. B. per SLAM-Navigation 
aufgenommene Echtdaten zu importieren, um die Landkarte 
an die tatsächlichen Gegebenheiten anzupassen.
Das System bietet die Möglichkeit, z. B. per SLAM-Navigation aufgenommene Echtdaten zu importieren, um die Landkarte an die tatsächlichen Gegebenheiten anzupassen.Bild: Sigmatek GmbH & Co KG

Einfach integrieren

Zur Konfiguration eines FTS-Leitsystems gehört auch die Integration externer Geräte. Einfachere Dinge wie z. B. Ampeln oder Schranken lassen sich schnell und komfortabel hinzufügen und konfigurieren. Für die Integration komplexerer Knotentypen wie Rolltore oder Aufzüge finden sich vorbereitete Schnittstellenroutinen in der Programmbibliothek. Die physikalische Hardwareanbindung für umgebende Steuerungs- oder Automatisierungssysteme sowie ERP- oder Lagerverwaltungssysteme erfolgt per MQTT-Schnittstelle oder über ein REST API.

Für die Integration in die Sigmatek-Softwaresuite Lasal bietet TCS eine eigene Library, die das Hardware-Mapping besonders einfach macht. Nutzer anderer Systeme mappen die Signalbezeichnungen aus TCS anhand der mitgelieferten Schnittstellendokumentation im jeweiligen Engineering-System auf die verwendete Hardware. Per Mapping erfolgt auch die WLAN-Integration mit Zuweisung der Kommunikationsart je nach Typ der verwendeten Fahrzeuge. Manche Hersteller nutzen dafür z. B. UDP-Protokolle, die VDA5050 spezifiziert MQTT.

Simulation und Analyse

Wichtig ist bei all dem die Möglichkeit, die Abläufe vorab zu simulieren. In TCS erfolgt diese Simulation bis zu 720-mal schneller als der reale Ablauf; so kann ein ganzer Tag in zwei Minuten vollständig abgebildet werden. Sicherheit gibt auch die Visualisierung im laufenden Betrieb. Dabei erfolgt permanent eine vollständige Echtzeitdarstellung der Fahrzeugbewegungen mit sämtlichen Statusinformationen. Ort, Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit sowie Batterie-Ladestände der einzelnen Fahrzeuge werden in der 2D-Landkarte dargestellt. Dem Plan überlagerte Heatmaps lassen Rückschlüsse auf Stauungen und andere Verkehrszustände zu. Ein Analysemodul meldet unmittelbar alle auftretenden Fehler und Alarme und ermöglicht die Untersuchung der Fehlerursachen.

„Mit TCS bieten wir ein umfassendes FTS-Flottenmanagementsystem an, das sich ganz ohne Bezug zu Sigmatek-Systemen nutzen lässt“, resümiert Geschäftsführer Melkus. So wie die komplette Integration eines Sechsachs-Roboters in die Steuerung einer Werkzeugmaschine könne auch die Integration eines FTS in die Gesamtautomatisierung einer Produktionslinie sehr viel Sinn ergeben. „Durch TCS ist diese mit geringem Aufwand möglich“, ergänzt Veldman.

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