Technik der Intralogistik Symposium Kompetenzbereichs ... · 2 0 -1 Ziel Kosten Port 0 0 -1...

KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und

nationales Großforschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft www.kit.edu

Institut für Fördertechnik und Logistiksysteme

Technik der Intralogistik

Symposium Kompetenzbereichs Systeme und Prozesse

Sektion „Mobile Systeme and Mobilität“

25. März 2010

© Institut für Fördertechnik und LogistiksystemeProf. Dr.-Ing. Kai Furmans – Trends in der Intralogistik

Umsatzentwicklung der Intralogistikanbieter

2 31.05.2010


Reduzierung der Automatisierung aufgrund mangelnder

Flexibilität* in Prozent (der Befragten)

* Laut Umfrage bei Nutzern hoch automatisierter Anlagen, VDI Nr. 35, 2001

Aut. MFS

in der

Montage

Aut. Werk-

zeughand-

habung

Aut.

Fertigungs-

stationen

Aut. MFS

in der

Fertigung

Autom.

Bearbeit.-

maschinen

14

38

31

2523

36

1416

2117

6 917

15

24

geplant

umgesetzt

3 31.05.2010


Umbau/Erweiterung fördertechnischer Anlagen

„Klassische“ Fördertechnik

5 31.05.2010

Hochregal mit Vorzone

Kommissionierplätze

Erweiterung um einen Kommissionierplatz


Anbringen der Sensorik

Mechanische Komponenten

Umbau heutiger Fördertechnik

Logik

Elektrotechnisch - Aktorik

Physikalische

Integration

Elektrotechnik -Sensorik

6 31.05.2010

Schaltschrank

„Verkabelung“

Ein-/Ausgabebaugruppen

MotorssteuerungEinbinden der Ein-/Ausgänge in der Steuerung

Mechanische Integration

Umprogrammieren

HMI - Anpassung


Neue Ansätze in der Fördertechnik

Forschung:

Internet der Dinge

Matvar

Flexförderer

Wellenförderer

…

Lösungsvoraussetzung:

Dezentrale Steuerung

Datenhaltung

Informationsverarbeitung

Hohe Redundanz

Schnelle Inbetriebnahme

Kleinskalige Systeme

Kleine baugleiche Grundelemente

Skalierbare Systeme

Hochintegrierte Teilsysteme mit

standardisierten Schnittstellen

kostengünstige Einzelelemente in

großen Stückzahlen

7 31.05.2010

Smart Object Aware ObjectIntelligent bin

PLC/RFID Server

Instantiating of agents

(ERP/WMS) ServerQuelle: IML

Internet der Dinge


Layoutflexibilität: Flexförderer

5

21

4

3

4

1

2

3

5

LT-Positionsbestimmung

Identifikation (RFID/Barcode)

Routing-Such-Logik

Kommunikation und

Energieübertragung

Bidirektionaler Antrieb

Selbständiges Routing und Transport

der LT von Quelle zur Senke ohne

zentrale Steuerung (Plug & Play)

8 31.05.2010

Anforderungen an Modul

Baugleiche Einzelmodule

Selbständige Weg-Entscheidung

Kostendegression durch hohe Stückzahlen

Anforderungen an System

Fördern, Zusammenführen, Verzweigen

Beliebige Skalierbarkeit

Einfache Austauschbarkeit einzelner

Module


Flexförderer: Erzeugung der Routingtabelle

D

0A

B

C

<Ziel: 0><Kosten: 1><Modul: 0>

D

1A

B

<Ziel: 0><Kosten: 2><Modul: 0,1>

C

D

2A

B

C

Ziel Kosten Port

2 0 -1

Ziel Kosten Port

0 0 -1

Topologie-Token

Routingtabelle

Ziel Kosten Port

1 0 -10 1 A 0 2 A

9 31.05.2010


Flexförderer: Beispiel-Routingtabelle

1A

B

C

D

3A

B

C

D

4A

B

C

D

6A

B

C

D

8

5A

B

C

D

2A

B

C

D

Ziel Kosten Port

0 2 A

1 1 A

2 1 B

3 0 -1

4 1 D

5 2 D

6 2 D

10 31.05.2010


Flexförderer: Reservierung der Strecke

0A

B

C

D

1A

B

C

D

3A

B

C

D

4A

B

C

D

6A

B

C

D

8

<Q:5><P:9><S:2>

5A

B

C

D

2A

B

C

D

8 B CPaket In Out

<Q:5><P:9><S:2>

9 D B

8 A DPaket In Out

9 D B

<P:9X>

<P:9X>

9

STOP

9 D B

Rahmenbedingungen:

Keine zentrale,

überwachende Stelle

Keine Information, wo und

wie viele Einheiten im

System

Keine Einbahnstraßen =>

Kollisionen und

Blockierungen verhindern

Wege aus

Topologielandkarte

bekannt

11 31.05.2010


Flexförderer: Deadlockvermeidung

12 31.05.2010


Emergentes Verhalten

13 31.05.2010


Effiziente Einzeltransporte: KARIS(Kleinskaliges Autonomes Redundantes Intralogistik System)

Verfügbarkeit durch hohe Redundanz, autonome Module, dezentrale Aufgabenverwaltung

Einzelmodul, mit

Kernfunktionen für

Fortbewegung, LT Antrieb,

Navigation,

Energieversorgung und

Kommunikation

Zusammenschluss

mehrerer Module zur

gemeinsamen

Aufgabenbearbeitung.

Unstetig- und Stetig-Cluster

Materialfluss eines

kompletten

Intralogistiksystems durch

Module allein oder im

Funktionscluster

Funktionscluster KARISEinzelelement

14 31.05.2010


KARIS-Aufbau Einzelelement

Größe 500x500x400…800

Ladungsträger KLT 400x600, GLT 800x1200

Fahrgeschwindigkeit 2m/s

Fördergeschwindigkeit 0,5m/s

Förderantrieb

Fördergutidentifikation (RFID)

Kommunikation (WLAN)

HMI

Feinpositionierung

Lokalisation und Bahnplanung

Sicherheit

Hubeinrichtung

Kopplungselement

Fahrantrieb

Energieversorgung

Spurführung

15 31.05.2010


Bausteine eines KARIS-Intralogistiksystems

Einzelelement

Förder-/Fahrantrieb, HMI,

Hubeinrichtung, Navigation,

Sicherheit, WLAN, RFID

Übergabestelle

Anbindung an Peripherie,

Stromanschluss, ,

RFID,(Netzwerkanschluss)

-mit Ladematte

Anbindung an übergeordnete

Planungsinstanz (Bsp.: ERP), 19“

Rack, Stromanschluss,

Netzwerkanschluss,

„Taxizentrale“

16 31.05.2010

© Institut für Fördertechnik und LogistiksystemeProf. Dr.-Ing. Kai Furmans – Trends in der Intralogistik17 31.05.2010

Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Institut für Fördertechnik und Logistiksysteme (IFL)

Postanschrift Kaiserstr. 12

76128 Karlsruhe

Besucheranschrift Gotthard-Franz-Str. 8 Geb. 50.38

76131 Karlsruhe

Telefon +49 (721) 608-8600

Telefax +49 (721) 608-8609

eMail [email protected]

www http://www.ifl.uni-karlsruhe.de

Berlin

Hamburg

Rügen

Fehmarn

Bremerhaven

Kiel

Schwerin

Rostock

Bremen

Flensburg

Lübeck

Hannover Wolfsburg

Braunschweig

Oldenburg

Wilhelmshaven

Osnabrück

Dessau

Salzgitter

Göttingen

Hamm

Münster BielefeldHildesheim

Halle

Dresden

Leipzig

ChemnitzZwickau

GeraJenaErfurt

Potsdam

Cottbus

Siegen

Mönchen-gladbach

Krefeld

Köln

HagenDüsseldorf

Bonn

Koblenz

Trier

Saarbrücken

Kaiserslautern

Darmstadt

Frankfurtam Main

WiesbadenMainz

Offenbach

Würzburg

Mannheim

HeilbronnKarlsruhe

Ludwigshafen Heidelberg

Pforzheim

Stuttgart

Freiburg

UlmAugsburg

München

Regensburg

ErlangenFürth

Nürnberg

Paderborn

EssenDortmundDuisburg

Ostfriesische ins.

Sylt

Konstanz


KARIS-Anwendungsszenarien

Distributionszentrum:

Anbindung WE, WA, Verpacken, Lager

Kommissionieren: Ware-zum-Mann,

Mann-zur-Ware

Verteilen: Sorter

[Lagern: Vision]

Produktion:

Versorgung Fertigung und Montage

Verkettung von Fertigungseinrichtungen

Neue Möglichkeiten:

„fahrender Sorter“,…

Alle denkbaren Kombinationen der oberen

Szenarien

18 31.05.2010

Kommissionieren: Mann-zur-Ware

Bauteil

KARIS

Ladungsträger

Bauteilträger

Materialversorgung und Verkettung


Inbetriebnahme und Navigation

Kartierung

Ergänzung der Karte mit Peripherieinformationen,

Sperrflächen

Übergabestellen

bevorzugte Trassen

Bahnplanung (dezentral)

Kollisionsvermeidung

Sicherheit für Personen

19 31.05.2010


Skalierbare Systeme: Durchsatzflexibilität

Skalierbares System (Bsp.: KARIS)

Kosten

Durchsatz

Zeit

Kapazitätsanpassung nach Inbetriebnahme: Konventionell und KARIS – ein Vergleich

Betrieb

Installation

Konventionelle Fördertechnik

Erzielbarer Durchsatz

20 31.05.2010


Dimensionierung KARIS-Intralogistiksystem

Auslegung auf das maximale Aufkommen im Gesamtsystem (nicht auf maximales Aufkommen pro Bereich)

Verstärkter Einsatz der KARIS-Elemente am Ort großer Nachfrage nach Transporten

Exemplarische Tagesganglinien in einem Distributionszentrum

Wareneingang

Lagern und Kommissionieren

Konsolidieren und Verpacken

Warenausgang

Benötigte Kapazität

Zeit

Wareneingang



Warenausgang

Wareneingang



Warenausgang


Zeit

Wareneingang



Warenausgang

Systemdimensionierung

Wareneingang



Warenausgang

Systemkapazität KARIS

Systemkapazität konventionell


Zeit

Wareneingang



Warenausgang



Wareneingang



Warenausgang




Zeit

Wareneingang



Warenausgang



21 31.05.2010


BInE (Basic Intralogistic Element)

Mechanischer Aufbau BInE

Prototyp BInE

Formationsbildung für GLT

Größe 180x400x90

Einsatz als Stetig- und Unstetigförderer

Antriebsleistung ca. 1 kW

omnidirektionale Lenkung.

Fahr-/Fördergeschwindigkeit 1 m/s

Tragfähigkeit 250 kg

22 31.05.2010


Schnelle Informationsbereitstellung: DirectRack

23 31.05.2010

RFID

Antennen

Mini PC (mit Inter-/

Intranetanschluss)

Tragkonstruktion aus

Aluminiumprofil

RFID

Transponder

Ladungsträger

aus Kunststoff

Einfache und schnelle

Realisierung von E-Kanban und

VMI Prozessen (Plug&Play)

Mit geringen Investitions- und

Installationskosten

Dennoch einfaches und sicheres

Bestandsmanagement

Moderne und effiziente

Logistikprozesse auch für KMUs

möglich

Durch Verzicht auf Anbindung

an das ERP System

Wegfall von

Schnittstellenproblemen

Sichere und zuverlässige

Datenübertragung


Hochintegrierte Subsysteme

Bsp: Energieversorgung

Infrastrukturfrei

Energiemanagement –

Abschalten von Verbrauchern,

Wake-on-demand

24 31.05.2010

Navigation

(Lokalisation+

Bahnplanung)

Förderantrieb

Sicherheit

Kommunikation

(HMI+RFID+WLAN)Auftragsverwaltung

GreifarmHubeinrichtung

Energieversorgung /-

management

Element-

koordination

Fah

rzeu

g-S

ich

erh

eit

s-B

US

Fahrantrieb

Bsp: „Navigationsbox“ für Lokalisation und Bahnplanung

Spurführung

Laserscanner/Kamera

IMU

Odometrie

Schnittstelle: Zielkoordinaten, Istkoordinaten

Bsp: Sicherheit

„integrierte Sicherheit“


Effizienzsteigerung in der Intralogistik

Effiziente Antriebsmotoren…

Reduktion der bewegten Massen durch Leichtbau

(Werkstoff- und Strukturleichtbau)

hohe Anforderungen an die Regelung aufgrund

weicherer Strukturen

Reduktion der bewegten Massen durch neue Konzepte

26 31.05.2010

AKL-RBG Psb

vario.sprinter

Eigengewicht 2500 kg 205 kg

Max. Belastung 200 kg Ca.50

Fahrgeschwindigkeit 5m/s 3,5 m/s

sonstiges Powercaps

Technik der Intralogistik Symposium Kompetenzbereichs ... · 2 0 -1 Ziel Kosten Port 0 0 -1...

Documents

Transcript of Technik der Intralogistik Symposium Kompetenzbereichs ... · 2 0 -1 Ziel Kosten Port 0 0 -1...