Automatisierte Auslegung des Wegenetzes für Fahrerlose Transportsysteme

Thema
Industrie 4.0
Projekttitel Automatisierte Auslegung des Wegenetzes für Fahrerlose Transportsysteme (FTS-Wegenetz)
Laufzeit 01.05.2014 – 31.07.2016
Download
Pressemitteilung
Die Generierung von Wegenetzen für fahrerlose Transportsysteme (FTS) ist oft ein sehr zeitintensiver und aufwändiger manueller Prozess. Häufig werden die Kollisionsfreiheit und die Geometrie des FTS im Hallenlayout erst überprüft, wenn bereits ein initiales Wegenetz ausgelegt wurde. Dieses muss anschließend aufwändig angepasst werden. Ziel dieses Projekts ist es, ein Expertensystem zur automatisierten Auslegung des Wegenetzes für FTS zu erstellen. Einbezogen werden sollen dabei die spezifischen CAD-Daten der FTS-Umgebung, das Transportprofil und die Kinematik des FTS. Als Basis wird hierfür ein Fuzzy-Regelwerk gewählt, das eine Sammlung des spezifischen Expertenwissens über das FTS darstellt. Im Zuge dieses Projekts entsteht ein semantisch-geometrisches Modell, das in der Lage ist, CAD-Daten des Hallenlayouts automatisch zu interpretieren und damit befahrbare Flächen und Stationen zu erkennen.
  • Keine aktuellen Termine vorhanden.
  • 14.01.2016
  • IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH, Hollerithallee 6, 30419 Hannover
  • 06.05.2015
  • IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH, Hollerithallee 6, 30419 Hannover
  • 25.06.2014
  • IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH, Hollerithallee 6, 30419 Hannover

Veröffentlichungen zum Projekt

Fahrerlose Transportsysteme (FTS) sind in modernen Produktionsanlagen mittlerweile fest etabliert. Einmal installiert, übernehmen die Fahrerlosen Transportfahrzeuge (FTF) automatisiert Aufgaben im Betrieb und sorgen für einen effizienten Produktionsfluss. Die Auslegung des FTS bedeutet beim jetzigen Stand der Technik allerdings immer noch einen enormen Planungsaufwand und damit hohe Kosten. Neben der richtigen Auswahl der Fahrzeuge und des Leitsystems ist vor allem die Planung des Wegenetzes für die Fahrzeuge sehr zeitintensiv und wird fast ausschließlich manuell von erfahrenen Systemplanern durchgeführt. Ziel dieses Projekts ist es, effiziente und anwendbare Wegenetze für FTS zu erstellen. Die Planungsphase der Wegenetze soll dabei von mehreren Wochen auf wenige Stunden reduziert werden. Angestrebt wird somit eine ressourceneffiziente und standardisierte Planung.

FTF, Wegeplanung, Fuzzy Logik

Fahrerlose Transportsysteme (FTS) sind in modernen Produktionsanlagen mittlerweile fest etabliert. Die Auslegung des FTS bedeutet im jetzigen Stand der Technik allerdings immer noch einen enormen Planungsaufwand und damit hohe Kosten, da sehr unterschiedliche Ziele (z. B. kurze Wege, Kollisionsvermeidung, Maximierung des Freiraums, Berücksichtigung des Personenverkehrs) gleichzeitig verfolgt werden müssen. Je nach Anwendungsfall werden den unterschiedlichen Optimierungszielen verschiedene Prioritäten zugeordnet. Die Gewichtung dieser Ziele ist stark von der Einschätzung eines Experten abhängig. Automatisierte Ansätze in Form von Algorithmen liefern Ergebnisse die mathematisch korrekt, in der Realität aber nicht direkt anwendbar sind. Dieser Beitrag präsentiert ein Expertensystem, das automatisiert Wegenetze für FTS auslegt. Ziel ist dabei, Wegenetze zu erstellen, die sowohl effizient als auch praktisch anwendbar sind. Hierzu werden klassische Wegenetzalgorithmen (Lee und A*), die mathematisch effiziente Wegenetze erstellen können, mit menschlichem Expertenwissen in Form einer Fuzzy Logik verknüpft. Die Ergebnisse des Expertensystems werden anhand verschiedener Layouts angewendet und evaluiert.

Wegenetz, Fahrerlose Transportsysteme, A*, Wegfindung

Wegenetzalgorithmen werden erfolgreich verwendet, um den optimalen Weg zwischen zwei Orten zu finden. Gute Ergebnisse werden in Szenarien erzielt, in denen die gesamte Umgebung mathematisch beschrieben werden kann. Produktionsumgebungen, in denen fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) verwendet werden, gehören nicht dazu. Wegenetzalgorithmen finden Lösungen, die zwar mathematisch korrekt sind, aber menschliche Entscheidungskompetenz missen, die Lösungen verwerfen würde, die nicht auf ein reales Produktionslayout anwendbar sind. In diesem Artikel wird ein hybrider Algorithmus präsentiert, der aus einem A* Algorithmus und einem Fuzzy Logik Controller besteht, um einen fuzzy-unterstützen A* Algorithmus (FEA*) zu generieren, der effiziente und anwendbare Wegenetze für FTF erstellt. Erste Ergebnisse werden gezeigt.

Wegenetzalgorithmus, Fuzzy-Logik, Expertensystem, FTF, Wegenetze

Die Auslegung von Wegenetzen für fahrerlose Transportsysteme (FTS) ist ein sehr aufwändiger Prozess, der in großen Teilen auf den Erfahrungen von Systemplanern beruht. Bis jetzt war es nicht möglich, diese Erfahrung in einer Form zu speichern, die eine automatisierte Auslegung von Wegenetzen ermöglicht. Zurzeit wird an einer Einbindung des Wissens der Systemplaner in ein Expertensystem gearbeitet, so dass in Zukunft die Auslegung von Wegenetzen für FTS automatisiert ablaufen kann. In Form einer Fuzzylogik wird das Wissen in einem Regelwerk gespeichert und für die Steuerung des Planungsvorgangs genutzt.

Fahrerlose Transportsysteme, Expertensystem, Fuzzy Logik, Fuzzy Logik Kontroller

Die Auslegung von Wegenetzen für fahrerlose Transportsysteme (FTS) im Bereich der Logistik wird durch die häufig wandelnden Produktionsumgebungen immer komplexer. Hintergründe hierfür sind nicht nur die kürzeren Lebenszyklen der Produkte sondern auch der Fortschritt im Bereich fahrerloser Transportfahrzeuge (FTF). Ebenso erweitern sich die Einsatzbereiche der FTF. Bis jetzt findet eine Auslegung des Wegenetzes für FTS auf manuelle Weise statt und ist damit sehr aufwändig und kostenintensiv. Informationen aus verschiedenen Quellen (z. B. Hallenlayout und Transportmatrix) müssen zusammengeführt und anschließend analysiert werden. Eine Vereinfachung bietet hier die Auslagerung des Expertenwissens der Systemplaner in eine Künstliche Intelligenz in Form eines Fuzzy-Regelwerks. Dieses soll in einem Softwaretool realisiert werden und in der Lage sein, automatisiert Wegenetze für FTS auszulegen.

Fahrerlose Transportsysteme, Expertensystem, Fuzzy Logik, Fuzzy Logik Kontroller

Jobs

Förderer

Das IGF-Vorhaben 18007 N der Bundesvereinigung Logistik (BVL) e.V. wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Partner

Ihr Ansprechpartner

Sarah Uttendorf
M. Sc. 

Projektingenieurin

Empfehlen Sie uns