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Fahrerlose Transportsysteme (FTS) mithilfe einer Simulation absichern

15/06/2021

Die Planung der FTS ist ein komplexer Prozess. Bevor diese mobilen Systeme zum Einsatz kommen, muss allen Beteiligten klar sein, dass damit auch Herausforderungen wie Staus, Kollisionen etc. einhergehen, die folgenschwere Auswirkungen auf den nachgelagerten Prozess haben und hohe Kosten nach sich ziehen können. Daher ist es sinnvoll, wenn nicht sogar notwendig, die Abläufe und Prozesse im Vorfeld simulativ zu überprüfen. Mit der Simulationssoftware iPhysics können FTS vorab als virtuelle Modelle in bereits bestehende virtuelle Umgebungen wie eine Lagerhalle integriert werden. Da iPhysics die realen CAD-Daten und Kinematiken verwendet, lassen sich so realitätsgetreue Szenarien darstellen, Varianten prüfen, Wege testen und die Planung der Fahrten inklusive der herstellerabhängigen Größen visualisieren. Dabei geht es aber nicht nur um die Transportabläufe innerhalb der Fläche. In einer simulation wie iPhysics kann der Gesamtprozess der Lager- oder Produktionshalle gesamtheitlich betrachtet werden; also inklusive Maschinenverhalten und Störungen des Ablaufs. So kann ein reales Abbild der Halle mit allen relevanten Prozessabläufen visualisiert werden, um mögliche Deadlocks zu umgehen und optimale Wege zu finden. IPhysics fungiert dabei als Testumgebung für unterschiedliche Szenarien wie beispielsweise die Umsetzung eines zentralen oder dezentralen Steuerungsansatzes des FTS.

Zentraler oder Dezentraler Ansatz?

Eine Simulation der FTS ist sinnvoll, wenn Unternehmen viele Varianten bereitstellen und einzelne, oftmals individuell ausfallende Artikel mit unterschiedlichen Maßen und Gewichten transportiert. Aber auch die Frage nach dem Steuerungsansatzes der FTS kann durch eine Simulation beantwortet werden.

Beim zentralen Ansatz werden alle mobilen Roboter als Gesamtsystem betrachtet. Dadurch wird die Schnittstelle zum übergeordneten Leitsystem sehr groß, allerdings können so alle Roboter gleichzeitig als Gesamtsystem koordiniert werden. Dieser Steuerungsansatz versucht den bestmöglichen gemeinsamen Weg für alle Transportfahrzeuge zu finden. Bei einer solchen Betrachtung werden gekoppelte Algorithmen verwendet. Diese kennen den gesamten Konfigurationsraum und suchen nach einer optimalen Lösung. Der Konfigurationsraum beinhaltet jede mögliche Position der Roboter. Der zentrale Ansatz kann zu einem sehr hohen Rechenaufwand führen.

Beim dezentralen Steuerungsansatz arbeiten die einzelnen Transportfahrzeuge weitgehend autark. Diese besitzen lediglich eine schmale Schnittstelle zum Leitsystem, wodurch das System flexibler ist. Vorteile ergeben sich hier vor allem in der Einbindung mehrere Fahrzeuge in ein System. Auch der Ausfall eines Roboters oder eine Auftragsänderung können mit einer schmalen Schnittstelle einfacher abgefangen werden. Mit dem dezentralen Ansatz kann jedes fahrerlose Transportfahrzeug unabhängig und flexibel agieren. Der zentrale Ansatz hingegen bietet weniger Flexibilität. Der Ausfall eines einzelnen Roboters würde beispielsweise zum Stopp aller Transportfahrzeuge führen. Beim dezentralen Ansatz hingegen können die verbleibenden funktionsfähigen Fahrzeuge weiterfahren. Dem gegenüber steht die optimale Wegfindung des zentralen Ansatzes. So können Stausituationen schon im Vorhinein umgangen werden. Allerdings fällt dies oftmals sehr zu Lasten der Rechendauer. Mit der dezentralen Steuerung kommen Stausituationen hingegen sehr oft vor.

Für welchen Ansatz sich nun ein Unternehmen entscheidet, hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab. Die Erstellung von zwei verschiedenen Simulationsmodellen der beiden Varianten erlaubt es, alle Möglichkeiten vorab eingehend zu testen und so die passende zu finden.

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