aComA – Automatische Codegenerierung für modular aufgebaute Anlagen in der Intralogistik
Durch die breite Akzeptanz des E-Commerce ist es für Großhändler einfacher möglich, die Endkunden direkt zu erreichen, wodurch sich das Geschäft der Großhändler mehr und mehr vom Business-to-Business (B2B) Geschäft zum Business-to-Consumer (B2C) Geschäft verschiebt. Charakteristisch für die Bestellungen der Endkunden ist, dass sie in kleinen Einheiten bestellen und eine schnelle und fehlerfreie Lieferung erwarten, wodurch die Anzahl der Sendungen und die Anforderungen an die Lieferzeiten zunehmen. Da automatisierte Materialflusssysteme hohe Durchsätze, kurze Durchlaufzeiten und eine hohe Prozessqualität ermöglichen, können diese Anforderungen mit diesen Systemen gut erfüllt werden. Somit ist zu erwarten, dass diese Systeme eine steigende Nachfrage erfahren und infolgedessen effizient projektiert werden müssen.
Automatisierte Materialflusssysteme bestehen aus standardisierten Fördermitteln, welche zu einer kundenspezifischen Anlage zusammengestellt werden (siehe Abbildung 1). Die kundenindividuelle Gestaltung der Anlagen ist notwendig, da bestehende Gebäudestrukturen beachtet, kundenindividuelle Prozesse realisiert sowie vor- und nachgelagerte Systeme und Arbeitsschritte eingebunden werden müssen. Das Projektieren dieser kundenindividuellen Anlagen steht immer im Kontext von Kosten- und Zeitdruck, wodurch es essentiell ist, die Anlagensteuerungssoftware schnell und in hoher Qualität zu erstellen. Hierbei besteht die Herausforderung, eine Vielzahl von unterschiedlichen Fördermitteln mit individueller Sensorik und Aktorik, steuerungstechnisch zu beherrschen und korrekt in die Anlagensteuerung zu integrieren. Somit ergibt sich die Problemstellung, für kundenindividuelle Anlagen die Steuerungssoftware effizient zu erstellen.
Das Ziel im Projekt aComA ist es, den Prozess der Erstellung der Steuerungssoftware zu optimieren. Hierzu wird eine modellbasierte Methodik zur Erstellung der Steuerungssoftware anhand wiederverwendbarer Software-Module entwickelt. Diese Software-Module werden zum kundenindividuellen Layout zusammengefügt und parametriert, um daraus die individuelle Steuerungssoftware zu generieren. Durch diese Methodik wird gleichzeitig die Zeit zum Erstellen der Steuerungssoftware reduziert und die Qualität der Steuerungssoftware (wenig Fehler) erhöht.
Um effizient die Steuerungssoftware für automatisierte Materialflusssysteme erstellen zu können, wird für diese eine passgenaue Architektur entwickelt. Hieraus entsteht die Zwei-Schichten-Architektur, welche die Ansteuerung der Fördermittel von den Entscheidungen des Materialflusses trennt, woraus sich zwei Modulklassen ergeben: Fördertechnik-Module und Logistik-Module (siehe Abbildung 2). Für diese Module wird ein generischer Steuerungsalgorithmus entwickelt, der die Struktur der Methoden und Schnittstellen zwischen den Modulen festlegt. Dieser generische Steuerungsalgorithmus ist damit eine Vorlage, anhand welcher spezifische Module ausgearbeitet werden. Diese Vorlage ermöglicht, dass die Module unabhängig voneinander ausgearbeitet werden können und dennoch sichergestellt ist, dass die Module miteinander kompatibel sind.
Anschließend wird anhand von Layouts analysiert, welche Fördertechnik-Module und Logistik-Module am häufigsten in automatisierten Materialflusssystemen verwendet werden. Das Ergebnis dieser Analyse ist, dass mit sieben Kreuzungstypen 95 % der Kreuzungen abgedeckt werden und lediglich 5 % der Kreuzungen individuelle Kreuzungen sind (siehe Abbildung 3). Hinsichtlich der Fördertechnik-Module ergibt sich ein ähnliches Bild: Mit 5 Arten von Fördermitteln sind bei der Behälterfördertechnik 95,4 % der Fördermittel und bei der Palettenfördertechnik 98,5 % der Fördermittel abgedeckt (siehe Abbildung 4). Darüber hinaus ergab sich, dass die häufigsten Handhabungsgeräte Konturenkontrolle (42 %), Waage (17 %), automatisierte Magazine für Paletten sowie Behälter (16 %) und Kufen- und Fußfreiraumkontrolle (12 %) sind. Die restlichen 13 % der Handhabungsgeräte verteilen sich auf sonstige Geräte, z. B. Belegbeigeber, Etikettierer oder Palettenwickler.
Diese häufig vorkommenden Module werden dann anhand des generischen Steuerungsalgorithmus ausgearbeitet, woraus sich eine Basis-Bibliothek für automatisierte Materialflusssysteme ergibt. Mit den Modulen dieser Bibliothek kann die Steuerungssoftware für die typischen Strukturen von Materialflusssystemen umgesetzt werden, und zusätzlich ist durch den generischen Steuerungsalgorithmus gewährleistet, dass diese Bibliothek um projektspezifische Module erweitert werden kann. Die Funktionstüchtigkeit des entwickelten modularen Konzepts der Steuerungssoftware wird dann anhand eines umfangreichen industriellen Layouts der Palettenfördertechnik in einer Emulationsumgebung aufgezeigt (siehe Abbildung 4).
- Lehrstuhl für Automatisierung und Informationssysteme
- SSI Schäfer
- Fritz Schäfer GmbH
- 3S – Smart Software Solutions GmbH
- Mewes & Partner GmbH– Jungheinrich AG
Das Projekt wird gefördert durch die Bayerische Forschungsstiftung mit der Nummer: 1098/13